Question

5．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，稱取20.00g粉末狀黃銅合金樣品，把60.00g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）20.00g合金中，鋅元素的質量；
（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溶液質量的關系如圖所示，求所用BaCl₂溶液的溶質質量分數．

Answer 1

分析 （1）要求鋅的質量分數，已知合金的質量，因銅不與酸反應從表格可知混合物中銅的質量為12.40克，那么鋅的質量可以計算出；
（2）要求第二次實驗中放出氣體的質量，從表格中可知第一次和第二次之間固體少了的質量即是減少的鋅與硫酸反應生成的氣體了，由此根據化學方程式已知反應物，可求得生成物氣體的質量；
（3）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200克；因為滴加BaCl₂溶液要生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀，實質上是和稀硫酸中的硫酸根離子結合，所以只要計算出硫酸的質量就可以求出氯化鋇的質量．

解答 解：（1）因為銅和鋅所組成黃金中，銅不與稀硫酸反應，所以由表格可知銅的質量為12.40g，
則鋅的質量=20.00-12.40=7.60g；
（2）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，l硫酸中溶質質量為y，根據題意得：
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65   98          2             
3.25g y         x
$\frac{65}{3.25g}=\frac{2}{x}$
解得：x=0.1g
 （3）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200克；因為滴加BaCl₂溶液要生成BaSO₄沉淀，實質上是與加入的60.00g稀硫酸反應所得．由（2）可求的20.00克硫酸參加反應的質量為y； $\frac{65}{3.25g}=\frac{98}{y}$解得：y=4.9g 
20.00克硫酸的溶質的質量分數=$\frac{4.9g}{20g}$×100%=24.5%
那么60.00克硫酸中溶質的質量=60.00g×24.5%=14.7g
設所用BaCl₂溶液的溶質質量為Z：
  又關系  H₂SO₄～BaCl₂  
            98      208
         14.7g     Z
$\frac{98}{14.7g}=\frac{208}{z}$
z═31.2g．
BaCl₂溶液的溶質質量分數=$\frac{31.2g}{208g}$×100%=15%
答：（1）該黃銅合金中，鋅元素的質量為7.60g；
    （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%．

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．