Question

小亮同學對在空氣中放置一段時間的“銅樹”（鋁絲浸泡在硫酸銅溶液中制成，如圖）的成分進行分析，取出64.1g固體樣品，用10%的鹽酸充分溶解，溶液呈無色，產生的氣體和剩余固體隨消耗10%的鹽酸質量變化關系曲線如圖：
結合圖中數據分析：
（1）讀圖可知，Cu元素的質量

 

g，64.1g“銅樹”有Cu、Al、

 

（填化學式）．
（2）請結合化學方程式計算該“銅樹”中Al元素的質量分數．
（3）只知道“銅樹”質量m₁和消耗10%的鹽酸總質量（m₂），也能求出“銅樹”中鋁元素的質量分數，其表達式為

 

（用m₁和m₂表示，可不化簡）．

Answer 1

考點：根據化學反應方程式的計算

專題：綜合計算（圖像型、表格型、情景型計算題）

分析：依據加入鹽酸反應后固體質量不會變化的數值可知銅的質量；依據反應開始時固體質量減小而不會生成氫氣的特點分析桐樹的成分；依據桐樹中銅單質和氧化鋁中銅元素的質量計算桐樹中鋁元素的質量分數；依據反應后生成的氯化鋁中氯元素的質量即可以求出鋁元素的質量分數；

解答：解：（1）依據桐樹中只有銅不能與鹽酸反應，所以加入鹽酸后固體質量不再減小的固體質量即為銅的質量，其數值為32.0g；
由于圖象中加入鹽酸109.5g前固體質量減小但不會生成氫氣，由于銅不能與鹽酸反應，而鋁能反應但會生成氫氣，所以桐樹中只能存在氧化鋁（Al₂O₃）；
（2）由圖知產生H₂的質量為3g；設“銅樹”中Al單質的質量為x．
2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑
54　　　　　　　　　6
x　　　　　　　　　3 g

54

x

=

6

3g

解得x=27g
即“銅樹”中Al單質的質量為27g．
“銅樹”中Al₂O₃的質量為64.1g-27g-32g=5.1g，則Al₂O₃中含Al元素的質量為2.7 g，所以該“銅樹”中含Al元素的質量分數為

(27g+2.7g)

64.1g

×100%=46.3%．
（3）由于鹽酸反應后氯元素全部轉為氯化鋁中的氯元素，所以據此可計算出鋁元素的質量；
設鋁元素的質量為y
則有

y

m2×10%× 35.5 36.5

=

27

106.5

y=

27×m2×10%× 35.5 36.5

106.5

則“銅樹”中鋁元素的質量分數為

9×m2×10%

36.5gm1

×100%；
故答案為：（1）32；Al₂O₃；（2）該“銅樹”中Al元素的質量分數為46.3%．（3）

9×m2×10%

36.5gm1

×100%；

點評：此題是化學方程式計算的考查題，解題的關鍵是能夠依據圖象對相關的反應過程的理解和應用．