Question

2．現(xiàn)有銅與另一種金屬的混合物粉末，另一種金屬可能是鎂、鐵、鋅中的一種，現(xiàn)欲測定其組成．
【查閱資料】（1）鎂、鐵、鋅皆能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，且生成+2價(jià)的可溶性金屬硫酸鹽和氫氣．

次數(shù)	1	2	3	4
加入稀硫酸的質(zhì)量/g	35．O	35.0	35．O	35．O
剩余固體的質(zhì)量/g	6.8	5.6	4.4	4.2

【實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)】取該混合物粉末8.0g放入燒杯中，將140.0g 14.0%的稀硫酸分四次加入該燒杯中，充分反應(yīng)后，測得剩余固體質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄如下：
通過計(jì)算（寫出計(jì)算過程），求：
（1）該混合物粉末中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
（2）該混合物粉末中另一金屬為何種金屬？
（3）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少．

Answer 1

分析 （1）混合物粉末中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{銅的質(zhì)量}{混合物的質(zhì)量}$×100%，需要求出銅的質(zhì)量；銅不能與酸發(fā)生置換反應(yīng)，因此，當(dāng)金屬混合物粉末與足量稀硫酸完全反應(yīng)后，剩余固體質(zhì)量即為銅的質(zhì)量；
（2）由于35克硫酸參加反應(yīng)金屬每減少1.2克，由此可以求出第四次參加反應(yīng)硫酸的質(zhì)量，根據(jù)參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量與參加反應(yīng)硫酸的質(zhì)量計(jì)算金屬的相對原子質(zhì)量；根據(jù)相對原子質(zhì)量判斷金屬元素；
（3）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，由于金屬有剩余因而所加稀硫酸完全反應(yīng)，所得溶液為金屬的硫酸鹽溶液；根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式則消耗金屬的質(zhì)量計(jì)算出反應(yīng)生成硫酸鹽的質(zhì)量，所得質(zhì)量與溶液的質(zhì)量比即得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量由質(zhì)量守恒定律進(jìn)行求得．

解答 解：（1）銅不能與酸發(fā)生置換反應(yīng)，因此，當(dāng)金屬混合物粉末與足量稀硫酸完全反應(yīng)后，剩余固體質(zhì)量即為銅的質(zhì)量，混合物中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{4.2g}{8g}$×100%=52.5%
（2）設(shè)該金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量為x，第1次反應(yīng)的36g稀硫酸質(zhì)量消耗金屬的質(zhì)量為8g-6.8g=1.2g
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
x         98
1.2g      35g×14%
$\frac{x}{1.2g}=\frac{98}{35g×14%}$
x=24g 
所以該金屬是鎂．
（3）設(shè)所得溶液中MgSO₄的質(zhì)量為y，生成H₂的質(zhì)量為z，混合物粉末中鎂的質(zhì)量=8g-4.2g=3.8g，
Mg+H₂SO₄ ═MgSO₄+H₂↑
24        120   2
3.8g      y     z
$\frac{24}{3.8g}=\frac{120}{y}=\frac{2}{z}$
y=19g
z=0.3g  
所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是=$\frac{19g}{35g+3.8g-0.3g}$×100%=16.6%．
答案：
（1）該混合物粉末中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.5%；
（2）該混合物粉末中另一金屬為鎂；
（3）所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是16.6%．

點(diǎn)評 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量=參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量+三次所加稀硫酸的質(zhì)量-反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量；利用根據(jù)守恒定律化復(fù)雜的溶液計(jì)算為簡便明了．