Question

1．現(xiàn)有銅與一種金屬的混合物粉末，這種金屬可能是鎂、鐵、鋅中的一種，現(xiàn)欲測定其組成．
【實驗步驟及數(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：

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

求：
（1）該混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)50.25%．
（2）第二次加稀硫酸充分反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量為72.2g．
（3）該混合物粉末中另一金屬為何種金屬？（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）銅不能與酸發(fā)生置換反應(yīng)，因此，當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，從而求出該混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)；
（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）第二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)的化學方程式則消耗金屬的質(zhì)量計算出反應(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)量分數(shù)；反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量由質(zhì)量守恒定律進行求得．

解答 解：
（1）分析表格發(fā)現(xiàn)，前三次每加入35g硫酸，剩余固體的質(zhì)量就減少1.2g，但是第四次加入35g硫酸，剩余固體的質(zhì)量減少0.2g，說明另一種金屬已經(jīng)全部參加反應(yīng)，剩余固體就是銅，所以銅的質(zhì)量為4.2g，該混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{4.2g}{8g}$×100%=50.25%．
（2）設(shè)該金屬為M，第二次加稀硫酸充分反應(yīng)后生成H₂的質(zhì)量為Z．
第二次加入稀硫酸以后，總共加入稀硫酸的質(zhì)量是35g×2=70g，則純硫酸的質(zhì)量是70g×14%═9.8g．
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
    98        2
    9.8g      x
則$\frac{98}{9.8g}$=$\frac{2}{x}$，解得：x=0.2g
∴溶液的質(zhì)量是70g+8g-5.6g-0.2g=72.2g．
（3）設(shè)該金屬的相對分子質(zhì)量為y，該金屬為M． 
以第一次加入35g硫酸為例，純硫酸的質(zhì)量是35g×14%=4.9g．
 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
 y     98
1.2g   4.9g
則$\frac{y}{98}$=$\frac{1.2g}{4.9g}$，∴解得x=24，
根據(jù)相對原子質(zhì)量表，則該金屬為Mg．
故答案為：
（1）4.2g；
（2）72.2g；
（3）Mg．

點評 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第二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+兩次所加稀硫酸的質(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)雜的溶液計算為簡便明了．