Question

有一種部分銹蝕的生鐵樣品，其成分是Fe、Fe₂O₃和C，課外小組的同學(xué)將100g稀鹽酸分5次加到7.4g樣品中（已知C不與稀鹽酸反應(yīng)，也不溶于水），充分反應(yīng)后過(guò)濾、烘干得到濾渣0.2g，并將相關(guān)數(shù)據(jù)繪制如圖．請(qǐng)計(jì)算：
（1）樣品中鐵的質(zhì)量________g
（2）所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（計(jì)算結(jié)果保留到0.1%）
（3）反應(yīng)后所得溶液中FeCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（計(jì)算結(jié)果保留到0.1%）

Answer 1

解：（1）設(shè)樣品中鐵的質(zhì)量為X，生成的FeCl₂ 質(zhì)量為Y，所消耗的鹽酸的溶質(zhì)的質(zhì)量為Z；由圖示可知鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣0.2g，根據(jù)題意得：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56 73 127 2
X Z Y 0.2g
===
X=5.6g
Y=12.7g
Z=7.3g
（2）根據(jù)（1）所求鐵與稀鹽酸完全反應(yīng)所用的鹽酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量為7.3克，由據(jù)圖示得鐵與稀鹽酸完全反應(yīng)所用的鹽酸溶液質(zhì)量為80克，則：
所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=×100%≈9.1%
（3）反應(yīng)后溶液的總質(zhì)量=100+7.4-0.2-0.2=107克；由（1）解得可知生成的FeCl₂為12.7克，則反應(yīng)后所得溶液中FeCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=×100%≈11.9%
答：（1）樣品中鐵的質(zhì)量 5.6g；（2）所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.1%；（3）反應(yīng)后所得溶液中FeCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)11.9%．
分析：根據(jù)“部分銹蝕的生鐵樣品”中的成分可知，只有鐵與稀鹽酸反應(yīng)放出氣體（氫氣），那么由圖示中氣體質(zhì)量0.2克和它們反應(yīng)的化學(xué)方程式可計(jì)算出樣品中鐵的質(zhì)量、其所消耗鹽酸的質(zhì)量和生成的FeCl₂質(zhì)量；又“濾渣0.2g”實(shí)質(zhì)上是碳的質(zhì)量為0.2克（實(shí)際上只有鐵和三氧化二鐵與鹽酸反應(yīng)），那么再根據(jù)樣品中鐵的質(zhì)量已求得，可計(jì)算出Fe₂O₃的質(zhì)量，由此可求出Fe₂O₃所用鹽酸的溶質(zhì)的質(zhì)量，最后可計(jì)算出所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溶液的總質(zhì)量，因此也可計(jì)算出反應(yīng)后所得溶液中FeCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道有關(guān)化學(xué)方程式和溶液結(jié)合的綜合性比較強(qiáng)計(jì)算題，解答此題時(shí)要能夠正確讀懂圖示，找出已知條件；同時(shí)也注意反應(yīng)中氣體的生成，旨在考查學(xué)生的綜合解題和計(jì)算能力，難度較大．