Question

19．將5.50g鐵、鋁混合粉末加入200g20%的稀硫酸中，充分反應后，得到質量為ag的氣體．
（1）硫酸是否過量是（填“是”或“否”），判斷理由是無論5.50g按照什么比例混合都不會消耗那么多的硫酸．
（2）若a=0.4g，則混合物中鐵的質量分數為51%．
（3）另有由鐵、鋁任意質量比組成的混合物mg，溶于足量稀硫酸中，則產生氣體的質量x取值范圍為$\frac{m}{28}$≤x≤$\frac{m}{9}$．

Answer 1

分析 根據鐵和硫酸、鋁與硫酸的反應計算分析
（1）假設5.50g物質分別為純鐵和純鋁分別計算需要的硫酸的量，和給定硫酸中的溶質的量對比即可；
（2）當a=0.4g時，設定鐵鋁質量計算即可；
（3）假設mg分別為純鐵和純鋁，計算氫氣，得出取值范圍．

解答 解：（1）200g20%的稀硫酸中溶質的質量為200g×20%=40g．
設5.50g的金屬為純鐵，則對應的硫酸的質量為x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56       98
5.50g    x
$\frac{56}{98}$=$\frac{5.50g}{x}$ 
x=9.625g
設5.50g的金屬為純鋁，則對應的硫酸的質量為y．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54      294
5.50g    y
$\frac{54}{294}$=$\frac{5.50g}{y}$
y≈29.9g
兩者均小于給定的40g，所以硫酸過量．
（2）當a=0.4g氫氣時，由于酸已經確定過量，金屬要完全反應，則設鐵的質量為x，鐵對應的氫氣的質量為y．則鋁的質量為5.50g-x，對應的氫氣質量為0.4g-y．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                         2
x                          y
$\frac{56}{2}$=$\frac{x}{y}$ 
x=28y
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54                                        6
 5.50g-x                               0.4g-y
$\frac{54}{6}$=$\frac{5.50g-x}{0.4g-y}$
 5.50g-x=（0.4g-y）×9
把x=28y帶入，y=0.1   x=2.8
即鐵的質量為2.8g，則對應的混合物中的鐵的質量分數為$\frac{2.8g}{5.50g}$×100%≈51%．
（3）設鐵質量為mg，溶于足量稀硫酸中，產生氣體的質量x．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56                         2
mg                         x
$\frac{56}{2}$=$\frac{mg}{x}$ 
x=$\frac{m}{28}g$
設鋁質量為mg，溶于足量稀硫酸中，產生氣體的質量x．
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54                                        6
 mg                                      x
$\frac{54}{6}$=$\frac{mg}{x}$
x=$\frac{m}{9}$g
所以氫氣的質量x大于或者$\frac{m}{28}$，小于或者$\frac{m}{9}$
即$\frac{m}{28}$≤x≤$\frac{m}{9}$
故答案為：（1）是  無論5.50g按照什么比例混合都不會消耗那么多的硫酸．
（2）51%．
（3）$\frac{m}{28}$≤x≤$\frac{m}{9}$．

點評 根據給定條件逐一分析計算即可，不要試圖想什么技巧，一步步逐一突破．（本題不建議大家浪費時間思考，意義不大）