Question

為了測定某銅鋅合金中銅的質量分數，某實驗小組的同學做了以下兩組實驗探究：
（1）第一組同學設計了如下實驗：

他們認為做完以上操作后，再稱量所得固體B的質量，即可求出合金中銅的質量分數，從上述流程圖中可以看出，操作①為

過濾

，甲物質可以是

稀硫酸或稀鹽酸

，固體B為

銅

，小剛發現實驗中由于缺少某一步驟導致數據缺乏而無法計算，該步驟是

稱量合金的質量

．
（2）第二組同學利用該合金與稀硫酸反應，根據生成氫氣的質量先求出鋅的質量，從而解決了問題．他們共進行了三次實驗，所得的相關實驗數據記錄如下（不計實驗中產生的誤差）：

	第一次	第二次	第三次
所取合金的質量/g	20	20	40
所用的稀硫酸的質量/g	100	120	80
生成的氫氣的質量/g	0.4	0.4	0.4

從上表數據分析，
（1）當所取合金與所用稀硫酸的質量比為

1：4

時，合金中的鋅與稀硫酸恰好完全反應．
（2）求該合金中銅的質量分數．（寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）根據過濾的原理分析操作①，根據合金中銅、鋅的性質分析加入的甲物質，要計算合金中銅的質量分數，已經知道了銅的質量，還必須知道合金的質量；
（2）銅、鋅合金中銅和稀硫酸不反應只有鋅和稀硫酸反應，第二次和第一次所取的合金質量相同，第二次所用的稀硫酸比第一次多，而兩次生成的氣體質量相同，說明兩次所取的合金中的鋅都完全反應了；第三次所取的合金是前兩次的2倍，如果合金中的鋅完全反應，應該產生0.8g氣體，而實際上產生的氣體和前兩次相同只有0.4g，說明第三次反應中稀硫酸不足量，鋅過量；由生成的氣體量可知第三次參加反應的鋅和前兩次相同．

解答：解：（1）由流程圖中可以看出操作①是將固液分開，所以操作①為過濾．由于鋅能與酸反應，銅不能與酸反應，為了能得到銅，應加入硫酸或鹽酸；要計算合金中銅的質量分數，已經知道了銅的質量．還必須知道合金的質量．所以，試驗中缺少一步驟是：稱量合金的質量；
（2）由第三次可知生成0.4克氫氣使只消耗80克稀硫酸，所以20g合金中的鋅和80g稀硫酸可恰好完全反應，即合金和稀硫酸的質量比為20g：80g=1：4時，二者能恰好完全反應．
（2）設20g銅、鋅合金中含有鋅的質量為x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65              2
x              0.4g  

65

2

=

X

0.4g

  解得：X=13g
所以20g銅、鋅合金中含有銅的質量為20g-13g=7g
銅、鋅合金中銅的質量分數為

7g

20g

×100%=35%
答：（1）過濾，稀硫酸或稀鹽酸，銅，稱量合金的質量；（2）1：4，該銅、鋅合金中銅的質量分數是35%．

點評：此題考查的是根據化學方程式的有關計算，正確分析處理表中的數據是解答此題的關鍵，真正理解了題意解此題就會很簡單．此題屬于比較難的題目．