Question

將金屬M的樣品2.5g放入50g 19.6%的硫酸溶液中，恰好完全反應（樣品中的雜質既不溶于硫酸，也不與其發生反應），生成硫酸鹽．實驗測知，此硫酸鹽中硫、氧元素的質量分數之和為80%．試求：
（1）原金屬樣品中，金屬M的質量分數；
（2）M的相對原子質量；
（3）反應所得的硫酸鹽溶液中溶質的質量分數．

Answer 1

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

專題：溶質質量分數與化學方程式相結合的計算

分析：（1）在生成的硫酸鹽中，硫、氧元素質量分數之和為80%，則金屬M的質量分數為（1-80%）即20%，可以據此解答；
（2）根據金屬元素可能的化合價逐一帶入進行計算，然后完成解答即可；
（3）根據（2）的解答求出溶質的質量，然后結合溶質的質量分數的計算公式完成解答即可．

解答：解：（1）在生成的硫酸鹽中，硫、氧元素質量分數之和為80%，則金屬M的質量分數為1-80%=20%；硫酸鹽中的硫、氧元素來自硫酸，故硫、氧元素的質量和為：
50g×19.6%×

96

98

×100%=9.6g
則樣品中金屬的質量分數為：9.6g×

20%

80%

÷2.5g×100%=96%  
（2）根據上述分析可以知道該硫酸鹽的相對分子質量為：96÷80%=120，即M的相對原子質量為120-96=24；
討論：①若金屬在硫酸鹽中呈+1價，則
2M+H₂SO₄═M₂SO₄+H₂↑
2Ar（M）     98
2.5g×96%  50g×19.6%    

2Ar(M)

2.5g×96%

=

98

50g×19.6%

A（M）=12（不合題意，舍去）．
②若金屬在硫酸鹽中呈+2價，
則 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
Ar（M）    98
2.5g×96%   50g×19.6%    

Ar(M)

2.5g×96%

=

98

50g×19.6%

A（M）=24．
③若金屬在硫酸鹽中呈+3價，
則2M+3H₂SO₄═M₂（SO₄）₃+3H₂↑
2Ar（M）    294
2.5g×96%  50g×19.6%

2Ar(M)

2.5g×96%

=

294

50g×19.6%

Ar（M）=36（不合題意，舍去）．
（3）由（2）的分析可以知道金屬M的化合價為+2價
設完全反應后，生成硫酸鹽的質量為x，生成氫氣的質量為y，
則 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
24      　　120  2
2.5g×96%  　x 　 y

24

2.5g×96%

=

120

x

=

2

y

解得：x=12g，y═O．2g    
所得溶液中溶質的質量分數為：

12g

2.5g+50g-0.2g

×100%=23%
答：（1）原合金樣品中，金屬的質量分數為96%；
（2）金屬的相對原子質量為24；
（3）完全反應后所得溶液中溶質的質量分數為23%．

點評：本題考查金屬與酸反應的化學性質，并通過計算探討金屬在樣品中所占的質量分數，需要列式計算．