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，也不溶于水），充分反應后過濾、烘干得到濾渣0.2g，并將相關數(shù)據(jù)繪制如圖．請計算：
（1）樣品中鐵的質量

 

g
（2）所用稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)．（計算結果保留到0.1%）
（3）反應后所得溶液中FeCl₂的質量分數(shù)．（計算結果保留到0.1%）

Answer 1

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放出氣體（氫氣），那么由圖示中氣體質量0.2克和它們反應的化學方程式可計算出樣品中鐵的質量、其所消耗鹽酸的質量和生成的FeCl₂質量；又“濾渣0.2g”實質上是碳的質量為0.2克（實際上只有鐵和三氧化二鐵與鹽酸反應），那么再根據(jù)樣品中鐵的質量已求得，可計算出Fe₂O₃的質量，由此可求出Fe₂O₃所用鹽酸的溶質的質量，最后可計算出所用稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)和溶液的總質量，因此也可計算出反應后所得溶液中FeCl₂的質量分數(shù)．

解答：解：（1）設樣品中鐵的質量為X，生成的FeCl₂ 質量為Y，所消耗的鹽酸的溶質的質量為Z；由圖示可知鐵與稀鹽酸反應生成氫氣0.2g，根據(jù)題意得：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56   73   127   2
X    Z     Y   0.2g
 

56

x

=

73

z

=

127

y

=

2

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所用的鹽酸溶液溶質的質量為7.3克，由據(jù)圖示得鐵與稀鹽酸完全反應所用的鹽酸溶液質量為80克，則：
所用稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)=

鹽酸溶質的質量

鹽酸溶液的質量

×100%=

7.3g

80g

×100%≈9.1%
（3）反應后溶液的總質量=100+7.4-0.2-0.2=107克；由（1）解得可知生成的FeCl₂為12.7克，則反應后所得溶液中FeCl₂的質量分數(shù)=

氯化亞鐵的質量

反應后溶液的總質量

×100%=

12.7g

107g

×100%≈11.9%
答：（1）樣品中鐵的質量 5.6g；（2）所用稀鹽酸中溶質的質量分數(shù)9.1%；（3）反應后所得溶液中FeCl₂的質量分數(shù)11.9%．

點評：本題是一道有關化學方程式和溶液結合的綜合性比較強計算題，解答此題時要能夠正確讀懂圖示，找出已知條件；同時也注意反應中氣體的生成，旨在考查學生的綜合解題和計算能力，難度較大．