Question

（3分）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，取20.00 g粉末狀黃銅合金樣品，把60.00 g稀硫酸平均分成三等份，分三次加入樣品中，均有氣體產生，充分反應后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量，得實驗數據如下：

	第一次	第二次	第三次
剩余固體的質量／g	16.75	13.50	12.40

請計算：（要求寫出計算過程）
（1）該黃銅合金中，鋅元素的質量分數。  
（2）第二次實驗中放出氣體的質量。  
（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。所得沉淀的質量與BaCl₂溶液質量的關系如右圖所示，求所用BaCl₂溶液的溶質質量分數。

Answer 1

（1）38%  （2）0.1 g    （3）15%

解析試題分析：（1）銅和鋅所組成的和金中，鋅和稀硫酸反應，銅不和稀硫酸反應；根據表格中的數據可知，前兩次，當每次加入20g稀硫酸時，固體質量都減少20g-16.75g=3.25g，說明每次鋅都反應掉3.25g，按此比例，那么第三次，應該剩余固體質量為13.50g-3.25g=10.25g，但由表格中第三次的數據可知，剩余固體質量為12.40g，說明此時，鋅已完全反應，剩余的固體為不反應的銅。所以由表格可知銅的質量為12.40g，則鋅的質量=20.00g-12.40g=7.60g，則鋅元素的質量分數= ×100%=×100%=38%；
（2）從表格中可知，第一次和第二次之間固體減少了的質量即是與20g稀硫酸反應的鋅的質量，由此根據化學方程式中已知的反應物的質量，可求得生成的氣體的質量。
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量為16.75-13.50=3.25g；
設第二次實驗中放出氣體的質量為X，根據題意得：
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65              2            
3.25g           X
65：2 =3.25g：Xg   
解得：X=0.1g
（3）向第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，其實質是鋇離子和硫酸根離子結合，生成硫酸鋇沉淀，而硫酸根離子來自于稀硫酸，故此沉淀相當于硫酸與氯化鋇反應生成。故只要計算出硫酸的質量就可以求出氯化鋇的質量。
由于第一次和第二次反應時，硫酸是完全反應，可由此求出20g硫酸中的溶質質量。
設20g硫酸中的溶質質量為y
Zn  +  H₂SO₄ =  ZnSO₄ +  H₂↑
65       98
3.25g     y
65：98=3.25g：y
解得y=4.9g
則20g硫酸的溶質的質量分數=×100%=24.5%
那么60.00g硫酸中溶質的質量=60.00×24.5%=14.7g
設與60.00g硫酸完全反應，需要氯化鋇的質量為z
H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl
98     208
14.7g   z
98：208=14.7g：z
解得，z=31.2g
根據“所得沉淀的質量與BaCl₂溶液質量的關系圖所示”，所用的BaCl₂溶液的質量為208克，則BaCl₂溶液的溶質質量分數=×100%=15%
答：（1）該黃銅合金中，鋅元素的質量分數38%；（2）第二次實驗中放出氣體的質量0.1g；
（3）BaCl₂溶液的溶質質量分數15%。
考點：根據化學反應方程式的計算，有關溶質質量分數的簡單計算
點評：本題考查了圖示和化學反應相結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。