Question

某合金可能由銅與鎂、鋅中的一種組成，現(xiàn)欲測定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：取該合金樣品10.0g放入燒杯中，然后將56.0g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.0%的稀硫酸平均分四次依次加入該燒杯中，每次均充分反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：

編　號	1	2	3	4
加入硫酸的質(zhì)量/g	14	14	14	14
剩余固體的質(zhì)量/g	8.7	7.4	6.1	6.0

試求：
（1）該合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

 

．
（2）該合金除了銅外，另一種金屬的是什么呢？（寫出過程）
（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？（寫出計(jì)算過程，結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)金屬活動性，銅不與硫酸反應(yīng)，第4次加入稀硫酸固體質(zhì)量減少量小于前三次，說明所剩余固體全部為銅，銅與樣品質(zhì)量比可計(jì)算該合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）利用前三次反應(yīng)所消耗硫酸的質(zhì)量，由反應(yīng)中金屬質(zhì)量與硫酸質(zhì)量關(guān)系，計(jì)算出金屬的相對原子質(zhì)量，根據(jù)金屬的相對原子質(zhì)量判斷金屬；
（3）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由硫酸質(zhì)量計(jì)算生成硫酸鹽的質(zhì)量、放出氫氣的質(zhì)量，硫酸鹽的質(zhì)量與反應(yīng)后溶液質(zhì)量比可計(jì)算所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；其中反應(yīng)后溶液質(zhì)量可利用質(zhì)量守恒定律計(jì)算求得．

解答：解：（1）銅不與硫酸反應(yīng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，樣品中銅的質(zhì)量為6.0g，該合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

6.0g

10.0g

×100%=60.0%
故答案為：60.0%；
（2）（取到第三次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)）設(shè)M金屬單質(zhì)的相對原子質(zhì)量為x．
參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量=10.0g-6.1g=3.9g．而參加反應(yīng)的硫酸溶液的質(zhì)量為14g×3=42g．
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
x      98
3.9g 42.0g×14.0%

x

98

=

3.9g

42g×14.0%

x=65 因此該金屬是鋅．
（也可選取第一次或第二次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算）
（3）設(shè)第三次所得溶液中ZnSO₄的質(zhì)量為y，生成H₂的質(zhì)量為z．
Zn+H₂SO₄ ═ZnSO₄+H₂↑
    98        161   2
42.0g×14.0%   y    z

98

161

=

42g×14.0%

y

  y=9.66g

98

2

=

42g×14.0%

z

  z=0.12g
ZnSO₄溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

9.66g

42g+3.9g-0.12g

×100%≈21.1%
（也可選取Zn的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算）
答：（2）該合金除了銅外，另一種金屬的是鋅；（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)約為21.1%．

點(diǎn)評：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液的質(zhì)量=參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量+前三次所加稀硫酸的質(zhì)量-放出氫氣的質(zhì)量．