Question

科學(xué)興趣小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，對(duì)用鐵碳合金制作的校徽中單質(zhì)鐵的含量進(jìn)行了測(cè)定．他們將幾枚校徽樣品進(jìn)行粉碎處理，四組同學(xué)各取6.0g粉末樣品置于燒杯中，然后加入一定質(zhì)量的稀硫酸，充分反應(yīng)后，對(duì)燒杯中剩余固體進(jìn)行稱量．相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表：

組別編號(hào)	樣品質(zhì)量/g	加入稀硫酸質(zhì)量/g	剩余固體質(zhì)量/g
1	6.0	40.0	0.4
2	6.0	40.0	0.4
3	6.0	50.0	0.6
4	6.0	50.0	0.4

（1）分析上表數(shù)據(jù)可知，編號(hào)為________組的同學(xué)其剩余固體質(zhì)量的數(shù)據(jù)不合理．
（2）該校徽樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？
（3）若某些組同學(xué)所用試劑恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？
（4）如果校徽已生銹，你認(rèn)為要準(zhǔn)確地測(cè)得樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量“剩余固體質(zhì)量”應(yīng)該改成測(cè)量下列中的________（填字母）．
A．加入稀硫酸的體積
B．反應(yīng)完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量
C．反應(yīng)完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量和剩余固體質(zhì)量．

Answer 1

解：（1）向6克樣品中加入40克稀硫酸，剩余固體0.4克，剩余固體中一定有碳，可能還有剩余的鐵；向6克樣品中加入50克稀硫酸，剩余固體的質(zhì)量只能比0.4克少，或者為0.4克，絕對(duì)不可能比0.4克大．故答案為：3
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知樣品中鐵的質(zhì)量為6.0g-0.4g=5.6g
單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=93.3%
答：校徽樣品中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%
（3）設(shè)生成硫酸亞鐵的質(zhì)量為x，生成氫氣的質(zhì)量為y．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 152 2
5.6g x y

x=15.2g y=0.2g
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=33.5%
答：反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.5%．
（4）A、測(cè)出加入稀硫酸的體積并不能算出單質(zhì)鐵的質(zhì)量和鐵銹的質(zhì)量．
B、測(cè)出反應(yīng)完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量，只能求出氫氣的質(zhì)量，進(jìn)而求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量，并不能求出鐵銹的質(zhì)量．
C、測(cè)出反應(yīng)完全后燒杯中所有物質(zhì)的質(zhì)量，可求出氫氣的質(zhì)量，進(jìn)而求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量；測(cè)出剩余固體的質(zhì)量，可用樣品的質(zhì)量-鐵的質(zhì)量-剩余固體的質(zhì)量求出鐵銹的質(zhì)量，進(jìn)而求出鐵銹中鐵元素的質(zhì)量．最后用×100%求出樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故選C
分析：（1）鐵與硫酸反應(yīng)，碳與硫酸不反應(yīng)，向一定量的合金中加入稀硫酸，加入的稀硫酸越多，剩余固體的質(zhì)量應(yīng)該越少，當(dāng)鐵反應(yīng)完時(shí)剩余固體的質(zhì)量不再減少．
（2）由上述實(shí)驗(yàn)可知剩余固體中只有碳，沒有鐵，固體前后減少的質(zhì)量為鐵的質(zhì)量，根據(jù)×100%可求出樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）根據(jù)1、2、4三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知第4組實(shí)驗(yàn)中稀硫酸一定過量，只能是1、2兩組實(shí)驗(yàn)恰好完全反應(yīng)．
反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%，溶質(zhì)是硫酸亞鐵，可根據(jù)鐵的質(zhì)量求出，反應(yīng)后溶液的質(zhì)量=鐵的質(zhì)量+稀硫酸的質(zhì)量-氫氣的質(zhì)量．
（4）樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%，樣品的質(zhì)量已知，鐵元素的質(zhì)量包括單質(zhì)鐵的質(zhì)量和鐵銹中鐵元素的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中所測(cè)量的數(shù)據(jù)的目的就是要求出單質(zhì)鐵的質(zhì)量和鐵銹的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：做化學(xué)計(jì)算題時(shí)有關(guān)反應(yīng)前后減少的質(zhì)量的計(jì)算比較多，因此學(xué)生一定要掌握規(guī)律，反應(yīng)前后燒杯中總物質(zhì)減少的質(zhì)量一般為反應(yīng)生成氣體的質(zhì)量，反應(yīng)前后固體減少的質(zhì)量一般為固體中參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量．