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4. 为测定某生铁中铁的含量，小高进行了如下实验：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稀硫酸（杂质既不与稀硫酸反应，也不溶于水，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
(1)0.2
(2)解:设该生铁中铁的质量为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 2
x 0.2 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数为$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\%\approx98.2\%$
答:该生铁中铁的质量分数约为98.2%。
(2)解:设该生铁中铁的质量为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 2
x 0.2 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数为$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\%\approx98.2\%$
答:该生铁中铁的质量分数约为98.2%。
解析
【分析】
要解决本题，首先利用质量守恒定律，反应前后体系总质量的差值即为生成氢气的质量（反应中只有氢气为气体逸出，其余物质均留在体系中）；再根据铁与稀硫酸反应的化学方程式，利用氢气的质量计算生铁中铁的质量，最后通过铁的质量与样品质量的比值求出铁的质量分数。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，反应前总质量为：$5.7\ \mathrm{g} + 50.0\ \mathrm{g} + 50.0\ \mathrm{g} = 105.7\ \mathrm{g}$，反应后总质量稳定在$105.5\ \mathrm{g}$，因此生成氢气的总质量为：$105.7\ \mathrm{g} - 105.5\ \mathrm{g} = 0.2\ \mathrm{g}$。
(2) 设该生铁中铁的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
$\begin{array}{cc}56&2\\x&0.2\ \mathrm{g}\end{array}$
列比例式：$\dfrac{56}{2} = \dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = \dfrac{56×0.2\ \mathrm{g}}{2} = 5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数为：$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\% \approx 98.2\%$
【答案】
(1)0.2；(2)该生铁中铁的质量分数约为98.2%
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、铁的化学性质
【点评】
本题结合质量守恒定律和化学方程式计算，考查学生对化学反应质量变化的理解及基础化学计算能力，是化学计算的典型基础题型，需掌握质量守恒的应用和化学方程式的计算步骤。
【难度系数】
0.5
要解决本题，首先利用质量守恒定律，反应前后体系总质量的差值即为生成氢气的质量（反应中只有氢气为气体逸出，其余物质均留在体系中）；再根据铁与稀硫酸反应的化学方程式，利用氢气的质量计算生铁中铁的质量，最后通过铁的质量与样品质量的比值求出铁的质量分数。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，反应前总质量为：$5.7\ \mathrm{g} + 50.0\ \mathrm{g} + 50.0\ \mathrm{g} = 105.7\ \mathrm{g}$，反应后总质量稳定在$105.5\ \mathrm{g}$，因此生成氢气的总质量为：$105.7\ \mathrm{g} - 105.5\ \mathrm{g} = 0.2\ \mathrm{g}$。
(2) 设该生铁中铁的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$
$\begin{array}{cc}56&2\\x&0.2\ \mathrm{g}\end{array}$
列比例式：$\dfrac{56}{2} = \dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x = \dfrac{56×0.2\ \mathrm{g}}{2} = 5.6\ \mathrm{g}$
该生铁中铁的质量分数为：$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{5.7\ \mathrm{g}}×100\% \approx 98.2\%$
【答案】
(1)0.2；(2)该生铁中铁的质量分数约为98.2%
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、铁的化学性质
【点评】
本题结合质量守恒定律和化学方程式计算，考查学生对化学反应质量变化的理解及基础化学计算能力，是化学计算的典型基础题型，需掌握质量守恒的应用和化学方程式的计算步骤。
【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
(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。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
222 44
x 4.4 g
$\dfrac{222}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}\ \ \ x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
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。
$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3} + 2H_{2}SO_{4} = 2CuSO_{4} + CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
222 44
x 4.4 g
$\dfrac{222}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}\ \ \ x=22.2\ \mathrm{g}$
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
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】
本题需结合质量守恒定律解决三个问题：第一问根据反应前后原子种类和数目不变配平化学方程式，确定未知生成物；第二问利用质量守恒计算生成气体（CO₂）的质量，反应前后总质量的差值即为生成CO₂的质量；第三问根据化学方程式，利用生成CO₂的质量计算孔雀石中Cu₂(OH)₂CO₃的质量，再计算其质量分数，需注意化学方程式书写规范和计算步骤的准确性。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目不变。反应前各原子总数：Cu为2，O为(2+3)+2×4=13，H为2+2×2=6，C为1；反应后已知生成物中Cu为2，O为2×4+2=10，C为1，H为0，剩余原子为6个H和3个O，对应3个H₂O分子，故空格处填$\ce{H_{2}O}$。
(2) 根据质量守恒，生成CO₂的质量=反应前总质量-反应后总质量=25g+200g-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
$\dfrac{222}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得：x=22.2 g
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
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】
本题以古代炼铜工艺为背景，将化学知识与实际应用结合，考查质量守恒定律的应用、化学方程式的配平及相关计算，题目难度适中，要求学生掌握化学计算的规范步骤，理解质量守恒在反应中的应用。
【难度系数】
0.6
本题需结合质量守恒定律解决三个问题：第一问根据反应前后原子种类和数目不变配平化学方程式，确定未知生成物；第二问利用质量守恒计算生成气体（CO₂）的质量，反应前后总质量的差值即为生成CO₂的质量；第三问根据化学方程式，利用生成CO₂的质量计算孔雀石中Cu₂(OH)₂CO₃的质量，再计算其质量分数，需注意化学方程式书写规范和计算步骤的准确性。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目不变。反应前各原子总数：Cu为2，O为(2+3)+2×4=13，H为2+2×2=6，C为1；反应后已知生成物中Cu为2，O为2×4+2=10，C为1，H为0，剩余原子为6个H和3个O，对应3个H₂O分子，故空格处填$\ce{H_{2}O}$。
(2) 根据质量守恒，生成CO₂的质量=反应前总质量-反应后总质量=25g+200g-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
$\dfrac{222}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得：x=22.2 g
该孔雀石中$\ce{Cu_{2}(OH)_{2}CO_{3}}$的质量分数为$\dfrac{22.2\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=88.8\%$
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】
本题以古代炼铜工艺为背景，将化学知识与实际应用结合，考查质量守恒定律的应用、化学方程式的配平及相关计算，题目难度适中，要求学生掌握化学计算的规范步骤，理解质量守恒在反应中的应用。
【难度系数】
0.6
