Question

2．有鐵粉和銅粉的均勻混合物，甲、乙、丙三位同學分別取該混合物與稀硫酸反應，所得數據如表所示：

	甲	乙	丙
金屬混合物的質量	10	10	20
稀硫酸的質量/g	100	120	100
剩余固體質量/g	4	4	13

請分析數據，回答下列問題：
（1）甲同學所得溶液中含有的溶質是H₂SO₄、FeSO₄（填化學式 ）．
（2）金屬混合物中銅的質量分數是40%．
（3）計算丙同學所得溶液中溶質的質量分數17.8%．（計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據金屬的活動性關系鐵＞氫＞銅，鐵能與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵同時放出氫氣，而銅不能與稀硫酸反應，當把金屬混合物放入足量稀硫酸中充分反應時，剩余固體為銅，而金屬混合物中鐵的質量為混合物質量與銅質量差．由丙可知100g硫酸能與7g鐵粉反應，所以甲中只與6g鐵反應，說明硫酸過量，所以反應后溶質是硫酸亞鐵和硫酸；
（2）根據剩余固體質量為銅的質量，再計算銅的質量分數；
（3）由甲、乙兩同學實驗數據對比知，10g金屬混合物中鐵已完全反應，剩余4g固體為銅，由此推知20g金屬混合物中含銅8g，則丙同學實驗剩余的13g固體中含鐵7g，故丙同學實驗中硫酸已完全反應，且參加反應的鐵為7g．

解答 解：（1）根據金屬的活動性關系鐵＞氫＞銅，鐵能與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵同時放出氫氣，而銅不能與稀硫酸反應，當把金屬混合物放入足量稀硫酸中充分反應時，剩余固體為銅，而金屬混合物中鐵的質量為混合物質量與銅質量差．由丙可知100g硫酸能與7g鐵粉反應，所以甲中只與6g鐵反應，說明硫酸過量，所以反應后溶質是硫酸亞鐵和硫酸化學式是：H₂SO₄、FeSO₄；
（2）金屬混合物的質量位10g，剩余固體質量為4g，則為銅的質量，則金屬混合物中銅的質量分數是$\frac{4g}{10g}×100%$=40%．
（3）解：參加反應的鐵的質量為：20g-13g=7g．    
設生成硫酸亞鐵的質量為x，生成氫氣的質量為y．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56              152       2
7g                x       y
根據：$\frac{56}{152}=\frac{7g}{x}$，解得  x=19g，根據：$\frac{56}{2}=\frac{7g}{y}$，解得 y=0.25g．
所以反應后溶液質量為：20g-13g+100g-0.25g=106.75 g
反應后溶液中硫酸亞鐵的質量分數為：$\frac{19g}{106.75g}$×100%≈17.8%．
答：丙同學所得溶液中硫酸亞鐵的質量分數為17.8%
故答案為：
（1）H₂SO₄、FeSO₄；（2）40%；（3）17.8%．

點評 本題難度不大，掌握根據化學方程式的計算即可正確解答本題，細致地分析題意（或圖表信息）等各種信息，從多組數據中篩選出對解題有幫助的數據是解這類題的關鍵．