Question

5．黃銅是由銅和鋅所組成的合金，用途廣泛．某興趣小組為探究黃銅合金的組成，稱取20.00g粉末狀黃銅合金樣品，把60.00g稀硫酸平均分成三等份，分三次加入樣品中，均有氣體產(chǎn)生，充分反應后過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量，得實驗數(shù)據(jù)如下：

	第一次	第二次	第三次
剩余固體的質(zhì)量/g	16.75	13.50	12.40

請計算：（要求寫出計算過程）
（1）20.00g合金中，鋅元素的質(zhì)量；
（2）第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量．
（3）向三次實驗后所得混合溶液中滴加BaCl₂溶液，生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀．所得沉淀的質(zhì)量與BaCl₂溶液質(zhì)量的關系如圖所示，求所用BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）要求鋅的質(zhì)量分數(shù)，已知合金的質(zhì)量，因銅不與酸反應從表格可知混合物中銅的質(zhì)量為12.40克，那么鋅的質(zhì)量可以計算出；
（2）要求第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量，從表格中可知第一次和第二次之間固體少了的質(zhì)量即是減少的鋅與硫酸反應生成的氣體了，由此根據(jù)化學方程式已知反應物，可求得生成物氣體的質(zhì)量；
（3）根據(jù)“所得沉淀的質(zhì)量與BaCl₂溶液質(zhì)量的關系圖所示”所用的BaCl₂溶液的質(zhì)量為200克；因為滴加BaCl₂溶液要生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀，實質(zhì)上是和稀硫酸中的硫酸根離子結(jié)合，所以只要計算出硫酸的質(zhì)量就可以求出氯化鋇的質(zhì)量．

解答 解：（1）因為銅和鋅所組成黃金中，銅不與稀硫酸反應，所以由表格可知銅的質(zhì)量為12.40g，
則鋅的質(zhì)量=20.00-12.40=7.60g；
（2）由表格可知第一次剩余固體16.75g，第二次為13.50g，說明第二次反應的鋅的質(zhì)量為16.75-13.50=3.25g；
設第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量為x，l硫酸中溶質(zhì)質(zhì)量為y，根據(jù)題意得：
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65   98          2             
3.25g y         x
$\frac{65}{3.25g}=\frac{2}{x}$
解得：x=0.1g
 （3）根據(jù)“所得沉淀的質(zhì)量與BaCl₂溶液質(zhì)量的關系圖所示”所用的BaCl₂溶液的質(zhì)量為200克；因為滴加BaCl₂溶液要生成BaSO₄沉淀，實質(zhì)上是與加入的60.00g稀硫酸反應所得．由（2）可求的20.00克硫酸參加反應的質(zhì)量為y； $\frac{65}{3.25g}=\frac{98}{y}$解得：y=4.9g 
20.00克硫酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{4.9g}{20g}$×100%=24.5%
那么60.00克硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量=60.00g×24.5%=14.7g
設所用BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量為Z：
  又關系  H₂SO₄～BaCl₂  
            98      208
         14.7g     Z
$\frac{98}{14.7g}=\frac{208}{z}$
z═31.2g．
BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=$\frac{31.2g}{208g}$×100%=15%
答：（1）該黃銅合金中，鋅元素的質(zhì)量為7.60g；
    （2）第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量0.1g；
    （3）BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)15%．

點評 本題考查了圖示和化學反應相結(jié)合的通過化學方程式進行計算，問題難度逐漸較大；解答本題的關鍵是能夠從表格中找出數(shù)量關系，掌握反應的情況；對學生讀圖和理解圖示的能力要求較高．