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13. 硫酸亚铁在工农业生产中有重要作用。在实验室里,某化学兴趣小组利用稀硫酸和废铁屑制取硫酸亚铁,该实验过程测得的数据如下图所示。请回答：
(1)反应结束时,生成氢气的质量为
(2)计算制取硫酸亚铁的质量。
(1)反应结束时,生成氢气的质量为
0.2
g。(2)计算制取硫酸亚铁的质量。
答案
(1) 0.2
(2) 解:设制取硫酸亚铁的质量为 $x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\dfrac{152}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
$x=15.2\ \mathrm{g}$
答:制取硫酸亚铁的质量为 $15.2\ \mathrm{g}$。
(2) 解:设制取硫酸亚铁的质量为 $x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\dfrac{152}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
$x=15.2\ \mathrm{g}$
答:制取硫酸亚铁的质量为 $15.2\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】首先观察图像，横坐标为稀硫酸的质量，纵坐标为生成氢气的质量，当加入稀硫酸至100g时，氢气质量达到最大值且不再变化，由此确定反应结束时生成氢气的质量；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成硫酸亚铁的质量，解题关键是从图像中提取准确的氢气质量，结合化学方程式的比例关系计算。
【解析】(1) 由图像可知，反应结束后氢气质量不再增加，对应氢气的质量为0.2g，因此生成氢气的质量为0.2g。
(2) 设制取硫酸亚铁的质量为$x$。
铁与稀硫酸反应的化学方程式为：$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\ce{FeSO_{4}}$的相对分子质量为$56+32+16×4=152$，$\ce{H_{2}}$的相对分子质量为$1×2=2$。
根据化学方程式中各物质的质量比，可得：
$\dfrac{152}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x=\dfrac{152×0.2\ \mathrm{g}}{2}=15.2\ \mathrm{g}$
【答案】(1) 0.2；(2) 15.2g
【知识点】根据化学方程式计算、金属与酸的反应
【点评】本题结合图像考查化学方程式的基础计算，需先从图像中获取正确的氢气质量，再按照化学方程式计算的步骤进行求解，难度适中，侧重考查学生的图像分析能力和计算能力。
【难度系数】0.5
【解析】(1) 由图像可知，反应结束后氢气质量不再增加，对应氢气的质量为0.2g，因此生成氢气的质量为0.2g。
(2) 设制取硫酸亚铁的质量为$x$。
铁与稀硫酸反应的化学方程式为：$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\ce{FeSO_{4}}$的相对分子质量为$56+32+16×4=152$，$\ce{H_{2}}$的相对分子质量为$1×2=2$。
根据化学方程式中各物质的质量比，可得：
$\dfrac{152}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x=\dfrac{152×0.2\ \mathrm{g}}{2}=15.2\ \mathrm{g}$
【答案】(1) 0.2；(2) 15.2g
【知识点】根据化学方程式计算、金属与酸的反应
【点评】本题结合图像考查化学方程式的基础计算，需先从图像中获取正确的氢气质量，再按照化学方程式计算的步骤进行求解，难度适中，侧重考查学生的图像分析能力和计算能力。
【难度系数】0.5
14.(2024·河南)铝与稀硫酸反应的化学方程式为
$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
；镁、铝分别放入质量相等且足量的稀硫酸中,充分反应后所得的两溶液质量仍相等,则反应的镁与铝的质量比为$32:33$
。答案
$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；$32:33$
解析
【分析】
首先回忆铝与稀硫酸反应的产物及配平方法，写出对应的化学方程式；对于第二问，反应后溶液质量相等，稀硫酸质量足量且相等，因此需利用“溶液质量=金属质量+稀硫酸质量-生成氢气质量”，转化为金属质量与生成氢气质量的差值相等，结合镁、铝与酸反应的化学计量关系计算质量比。
【解析】
1. 铝与稀硫酸反应，铝为+3价，生成硫酸铝和氢气，配平后化学方程式为：$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；
2. 设反应的镁质量为$m(\ce{Mg})$，铝质量为$m(\ce{Al})$。
镁与稀硫酸反应：$\ce{Mg + H_{2}SO_{4}=MgSO_{4} + H_{2}\uparrow}$，每24g Mg生成2g H₂，溶液增重：$24g - 2g = 22g$，即溶液增重为$\frac{22}{24}m(\ce{Mg})$；
铝与稀硫酸反应：$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}=Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，每54g Al生成6g H₂，溶液增重：$54g - 6g = 48g$，即溶液增重为$\frac{48}{54}m(\ce{Al})=\frac{8}{9}m(\ce{Al})$；
3. 因反应后两溶液质量相等，稀硫酸质量相等，故溶液增重相等：$\frac{22}{24}m(\ce{Mg})=\frac{8}{9}m(\ce{Al})$，解得$\frac{m(\ce{Mg})}{m(\ce{Al})}=\frac{8}{9}×\frac{24}{22}=\frac{32}{33}$。
【答案】
$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；$32:33$
【知识点】
化学方程式书写、金属与酸反应的计算
【点评】
本题考查金属与酸反应的核心知识点，需掌握化学方程式配平方法，理解反应后溶液质量的变化本质，通过质量差建立等量关系求解比值，是化学计算的典型题型，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先回忆铝与稀硫酸反应的产物及配平方法，写出对应的化学方程式；对于第二问，反应后溶液质量相等，稀硫酸质量足量且相等，因此需利用“溶液质量=金属质量+稀硫酸质量-生成氢气质量”，转化为金属质量与生成氢气质量的差值相等，结合镁、铝与酸反应的化学计量关系计算质量比。
【解析】
1. 铝与稀硫酸反应，铝为+3价，生成硫酸铝和氢气，配平后化学方程式为：$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；
2. 设反应的镁质量为$m(\ce{Mg})$，铝质量为$m(\ce{Al})$。
镁与稀硫酸反应：$\ce{Mg + H_{2}SO_{4}=MgSO_{4} + H_{2}\uparrow}$，每24g Mg生成2g H₂，溶液增重：$24g - 2g = 22g$，即溶液增重为$\frac{22}{24}m(\ce{Mg})$；
铝与稀硫酸反应：$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}=Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，每54g Al生成6g H₂，溶液增重：$54g - 6g = 48g$，即溶液增重为$\frac{48}{54}m(\ce{Al})=\frac{8}{9}m(\ce{Al})$；
3. 因反应后两溶液质量相等，稀硫酸质量相等，故溶液增重相等：$\frac{22}{24}m(\ce{Mg})=\frac{8}{9}m(\ce{Al})$，解得$\frac{m(\ce{Mg})}{m(\ce{Al})}=\frac{8}{9}×\frac{24}{22}=\frac{32}{33}$。
【答案】
$\ce{2Al + 3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Al_{2}(SO_{4})_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；$32:33$
【知识点】
化学方程式书写、金属与酸反应的计算
【点评】
本题考查金属与酸反应的核心知识点，需掌握化学方程式配平方法，理解反应后溶液质量的变化本质，通过质量差建立等量关系求解比值，是化学计算的典型题型，难度适中。
【难度系数】
0.5
