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4.为了测定某生铁中含铁量,小高做了如下实验,称取5.7 g样品,放入质量为50.0 g的烧杯中,再往烧杯中加入50.0 g的稀硫酸(杂质既不与稀硫酸反应,也难溶于水,铁与稀硫酸反应的化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$)并对烧杯进行了四次称量,记录数据如下:
(1)反应产生氢气的总质量为
(2)求该生铁中铁的质量分数(写出计算过程,结果保留到0.1%)。
(1)反应产生氢气的总质量为
0.2
g。(2)求该生铁中铁的质量分数(写出计算过程,结果保留到0.1%)。
答案
4.(1)0.2
(2)解:设该生铁中铁的质量为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
56 2
x 0.2 g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$ $x=5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数:$\frac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\%\approx98.2\%$
答:该生铁中铁的质量分数为98.2%。
(2)解:设该生铁中铁的质量为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
56 2
x 0.2 g
$\frac{56}{2}=\frac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$ $x=5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数:$\frac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\%\approx98.2\%$
答:该生铁中铁的质量分数为98.2%。
解析
【分析】首先利用质量守恒定律，反应前后烧杯及物质的总质量差为生成氢气的质量，因为氢气作为气体逸出体系，总质量减少量就是氢气质量；观察表格数据，t₃、t₄时总质量不再变化，说明反应完全，由此计算氢气质量。再根据铁与稀硫酸反应的化学方程式，由氢气质量计算参加反应的铁的质量，最后用铁的质量除以生铁样品质量，乘以100%得到铁的质量分数。
【解析】(1) 根据质量守恒定律，生成氢气的总质量 = 反应前总质量 - 反应后总质量。反应前t₁时烧杯总质量为105.7g，反应完全后t₃、t₄时总质量为105.5g，因此氢气总质量 = 105.7g - 105.5g = 0.2g。
(2) 设该生铁中铁的质量为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
$\frac{56}{2} = \frac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = \frac{56×0.2\ \mathrm{g}}{2} = 5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数 = $\frac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\% ≈ 98.2\%$
【答案】(1)0.2；(2)98.2%
【知识点】质量守恒定律、化学方程式计算、质量分数计算
【点评】本题结合实验数据考查质量守恒定律的应用和化学方程式的计算，核心是通过质量差确定氢气质量，再依据化学方程式分步计算，步骤明确，属于常规化学计算题型。
【难度系数】0.5
【解析】(1) 根据质量守恒定律，生成氢气的总质量 = 反应前总质量 - 反应后总质量。反应前t₁时烧杯总质量为105.7g，反应完全后t₃、t₄时总质量为105.5g，因此氢气总质量 = 105.7g - 105.5g = 0.2g。
(2) 设该生铁中铁的质量为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
$\frac{56}{2} = \frac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = \frac{56×0.2\ \mathrm{g}}{2} = 5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数 = $\frac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\% ≈ 98.2\%$
【答案】(1)0.2；(2)98.2%
【知识点】质量守恒定律、化学方程式计算、质量分数计算
【点评】本题结合实验数据考查质量守恒定律的应用和化学方程式的计算，核心是通过质量差确定氢气质量，再依据化学方程式分步计算，步骤明确，属于常规化学计算题型。
【难度系数】0.5
5. 我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺，他们将孔雀石[主要成分是$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$]和木炭一起加热就可得到红色的铜。兴趣小组为测定某孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数，进行如下实验：称取25 g孔雀石样品，粉碎后放入烧杯，向其中加入200 g稀硫酸（稀硫酸过量），充分反应后称量，烧杯内物质的总质量为220.6 g（假设杂质都不与稀硫酸发生反应）。
(1)$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3}$
(2)生成气体的质量是
(3)求该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数（写出计算过程）。
(1)$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3}$
$\ce{H_{2}O}$
。(2)生成气体的质量是
4.4
g。(3)求该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数（写出计算过程）。
答案
5.(1)$\ce{H_{2}O}$
(2)4.4
(3)解:设该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量为x。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3H_{2}O}$
222 44
x 4.4 g
$\frac{222}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$ $x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\frac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
答:该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为88.8%。
(2)4.4
(3)解:设该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量为x。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3H_{2}O}$
222 44
x 4.4 g
$\frac{222}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$ $x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\frac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
答:该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为88.8%。
解析
【分析】
本题围绕孔雀石与稀硫酸反应的实验展开，解题思路如下：1. 利用质量守恒定律，根据化学反应前后原子的种类、数目不变，配平化学方程式，确定未知生成物；2. 根据质量守恒，反应前后烧杯内物质总质量的差值为生成二氧化碳气体的质量；3. 结合化学方程式，利用生成二氧化碳的质量计算样品中碱式碳酸铜的质量，进而求出其质量分数。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。反应前各原子总数：Cu为2，H为6，O为13，C为1，S为2；反应后已知物质（2CuSO₄、CO₂）中Cu为2，S为2，O为10，C为1，剩余的6个H和3个O对应3个H₂O，故未知物为H₂O。
(2) 反应前总质量为25g + 200g = 225g，反应后烧杯内物质总质量为220.6g，根据质量守恒，生成CO₂的质量=225g - 220.6g = 4.4g。
(3) 解：设该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量为x。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3H_{2}O}$
222 44
x 4.4 g
$\frac{222}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得$x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\frac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
答：该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为88.8%。
【答案】
(1)$\ce{H_{2}O}$；(2)4.4；(3)88.8%
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、根据化学方程式的计算
【点评】
本题结合古代炼铜工艺的实际情境，考查质量守恒定律的应用和化学方程式的计算，属于基础计算题，侧重考查学生的实验数据处理与化学计算能力。
【难度系数】
0.7
本题围绕孔雀石与稀硫酸反应的实验展开，解题思路如下：1. 利用质量守恒定律，根据化学反应前后原子的种类、数目不变，配平化学方程式，确定未知生成物；2. 根据质量守恒，反应前后烧杯内物质总质量的差值为生成二氧化碳气体的质量；3. 结合化学方程式，利用生成二氧化碳的质量计算样品中碱式碳酸铜的质量，进而求出其质量分数。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。反应前各原子总数：Cu为2，H为6，O为13，C为1，S为2；反应后已知物质（2CuSO₄、CO₂）中Cu为2，S为2，O为10，C为1，剩余的6个H和3个O对应3个H₂O，故未知物为H₂O。
(2) 反应前总质量为25g + 200g = 225g，反应后烧杯内物质总质量为220.6g，根据质量守恒，生成CO₂的质量=225g - 220.6g = 4.4g。
(3) 解：设该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量为x。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}↑ + 3H_{2}O}$
222 44
x 4.4 g
$\frac{222}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得$x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\frac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
答：该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为88.8%。
【答案】
(1)$\ce{H_{2}O}$；(2)4.4；(3)88.8%
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、根据化学方程式的计算
【点评】
本题结合古代炼铜工艺的实际情境，考查质量守恒定律的应用和化学方程式的计算，属于基础计算题，侧重考查学生的实验数据处理与化学计算能力。
【难度系数】
0.7
