Question

某同學為了測定某銅鐵混合物中銅的質量分數，先取相同質量的混合物分別置于三個等質量（100g）的燒杯中，再分別加入稀硫酸充分反應，有關實驗數據如下：

	第1杯	第2杯	第3杯
混和物質量	20g	20g	20g
稀硫酸質量	50g	100g	150g
反應后燒杯及其中物質質量	169.8g	219.6g	269.6g

請計算：（1）反應結束后第二個燒杯中產生的氣體是______克．
（2）混合物中銅的質量分數為多少？
（3）向實驗后的第三杯溶液中加入足量的鐵粉，完全反應后過濾，將所得的濾液配成10%的FeSO₄溶液，需要向濾液中加入多少克水？（假設實驗過程中溶液損失忽略不計）

Answer 1

解：（1）依據質量守恒定律可知反應結束后第二個燒杯中產生的氣體是100g+100g+20g-219.6g=0.4g；
（2）根據實驗數據可知：第3杯反應產生的氫氣質量為：20g+150g+100g-269.6g=0.4g
設混合物中鐵的質量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 2
x 0.4g

x=11.2g
混合物中銅的質量分數=×100%=44%
（3）由數據分析可知第三次實驗多余50g稀硫酸，故如果加鐵則由（2）的計算可知需加鐵的質量是5.6g，則反應的鐵的質量為5.6g+11.2g=16.8g
設生成的硫酸亞鐵的質量是y，氫氣的質量是z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 152 2
16.8g y z

y=45.6g z=0.6g
故反應后所得的溶液的質量是16.8g+150g-0.6g=166.2g
設配置成10%的硫酸亞鐵需要加水的質量是w
×100%=10%
w=289.8g
故答案為：（1）0.4g；（2）混合物中銅的質量分數為44%；（3），需要向濾液中加入289.8g；
分析：（1）依據質量守恒定律可以計算出反應生成的氫氣質量；
（2）分析表中數據，可知第3杯中金屬鋅已完全反應，根據反應前后質量差求得放出氫氣質量，根據反應的化學方程式，由氫氣質量求出混合物中鋅的質量，即可求得混合物中銅的質量而計算出混合物中銅的質量分數；
（3）根據實驗數據，第1杯中所加入的稀硫酸完全反應，由反應放出氫氣質量計算所加稀硫酸中硫酸的質量，即可計算出所用稀硫酸的質量分數，即可依據反應方程式可以求出第三個反應加鐵后生成的硫酸鋅的質量，據此分析解答．
點評：根據質量守恒定律，由表中實驗數據分析求得反應放出氫氣的質量，體現實驗數據的分析能力及解決問題的能力．