Question

某化学兴趣小组在做Fe和CuSO₄溶液反应实验时，发现生成Cu的同时有气泡产生．为了进一步研究做了如下实验：
①取8.5g Fe粉放入一定量的CuSO₄中，反应完成后，滤出固体，洗涤、干燥后称量，固体质量为9.2g．
②将9.2g固体与一定质量分数的稀盐酸充分反应，消耗盐酸50.0g，根据实验绘制反应产生氢气的质量与反应时间的关系见图．求：
（1）稀盐酸的质量分数、与稀盐酸反应的Fe的质量．
（2）与CuSO₄反应的Fe的质量．
（3）与CuSO₄反应的Fe的质量及与盐酸反应的Fe的质量之和______8.5g（选填“＞”、“＜”或“=”）．对此结果作出你的解释______．

Answer

（1）因为铜不与盐酸反应，故产生氢气的反应是Fe与盐酸反应．利用Fe与盐酸反应的化学方程式和生成氢气的质量（由图示数据可知，完全反应后生成氢气的质量为0.10g），列出比例式，就可计算出与稀盐酸反应的Fe的质量和盐酸的质量，然后根据溶质质量分数公式就可计算出稀盐酸的质量分数；
（2）分析题意可知，9.2g固体减去与稀盐酸反应的Fe的质量就是置换出的铜的质量．利用Fe与硫酸铜反应的化学方程式，列出比例式，就可计算出与CuSO4反应的Fe的质量；
（3）计算出“与稀盐酸反应的Fe的质量+与CuSO4反应的Fe的质量”之和，与8.5g比较；根据已知条件和计算出的数据进行分析．
【解析】
（l）设与稀盐酸反应的Fe的质量为x，盐酸的质量为w．
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56  73         2
x    w        0.10g
∴，，
解之得：x=2.8g；w=3.65g；
稀盐酸的质量分数为：×100%=7.3%；
答：稀盐酸的质量分数为7.3%；与稀盐酸反应的Fe的质量为2.8g；
（2）设与CuSO4反应的Fe的质量为y，
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
56              64
y               9.2g一2.8g
∴，
解之得：y=5.6g；
答：与CuSO4反应的Fe的质量为5.6g；
（3）与CuSO4反应的Fe的质量及与盐酸反应的Fe的质量之和为：2.8g+5.6g=8.4g＜8.5g；
在Fe和CuSO4溶液反应实验时，发现生成Cu的同时有气泡产生，而且与CuSO4反应的Fe的质量及与盐酸反应的Fe的质量之和＜8.5g，说明有少量Fe与CuSO4溶液中的酸性物质发生了反应，产生了氢气．
故答案为：＜；因为有少量Fe与CuSO4溶液中的酸性物质发生了反应．