Question

為測定某碳素鋼樣品中鐵的質量分數，現取一定質量的樣品粉未于質量為51.8克的燒杯中，然后逐步加入一定質量分數的稀硫酸，當加入80g稀硫酸時反應恰好完全，加入稀硫酸的質量與燒杯及燒杯內物質的總質量的關系如圖．
試通過計完成下列填空：（不能整除時，結果保留一位小數）
（1）該實驗取用的樣品質量為：______；
（2）樣品中鐵的質量分數為：______；
（3）小王不慎在反應結束后，向燒杯中多了20g稀硫酸，此時，溶液中亞鐵離子在溶液總質量中的質量分數為：______，若在上圖中補繪此過程中稀硫酸的質量與燒杯及燒杯內物質的總質量的關系圖，所得線段的終點位于線段AB延長線的_______（填：上方、下方或線上）．

Answer 1

【答案】分析：（1）實驗開始時燒杯及燒杯內物質碳素鋼樣品的總質量為68.8g，因此，總質量減去燒杯的質量即為取用的樣品質量；
（2）利用質量守恒定律可計算出鐵與硫酸恰好完全反應時放出氫氣的質量，由反應產生氫氣的質量，根據反應的化學方程式，計算參加反應的鐵的質量，所計算的鐵的質量與所取樣品質量比即為樣品中鐵的質量分數；
（3）反應后溶液為硫酸亞鐵，溶液中亞鐵離子的質量即硫酸亞鐵中鐵元素的質量；硫酸亞鐵中鐵元素全部來自于與硫酸反應的鐵，因此，硫酸亞鐵中鐵元素質量即參加反應的鐵的質量；多加了20g稀硫酸后，根據質量守恒定律計算此時溶液的質量，然后利用溶液的溶質質量分數計算公式計算出溶液中亞鐵離子在溶液總質量中的質量分數；
多加的硫酸沒發生反應而溶液質量直接增加，而此前溶液增加量為所加稀硫酸質量與放出氫氣質量的差，因此，補繪的線段的終點高于原線段的沿長線．
解答：解：（1）該實驗取用的樣品質量=68.8g-51.8g=17g
故答案為：17g；
（2）根據質量守恒定律，恰好完全反應時放出氫氣的質量=80g+68.8g-148.2g=0.6g，設參加反應鐵的質量為x，則
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
x              0.6g
=  x=16.8g
樣品中鐵的質量分數=×100%≈98.8%
故答案為：98.8%；
（3）溶液中亞鐵離子在溶液總質量中的質量分數=×100%≈14.5%；
加入80g稀硫酸恰好完全反應前，溶液質量增加值為加入稀硫酸質量與放出氫氣的質量差，而多加入的20g稀硫酸不再發生反應，溶液增加量即所加入稀硫酸的質量；由于多加入20g稀硫酸時溶液增加量大于恰好完全反應前的溶液增加量，所以，補繪此過程中稀硫酸的質量與燒杯及燒杯內物質的總質量的關系圖，所得線段的終點位于線段AB延長線的上方；
故答案為：14.5%；上方．
點評：根據質量守恒定律，恰好完全反應時放出氫氣的質量=恰好完全反應時所加稀硫酸的質量+實驗開始時燒杯及燒杯內樣品的質量-恰好完全反應時燒杯與燒杯內物質的質量．