Question

現有氧化銅和銅的混合物，對其成分進行分析．取20g此樣品，向其中分五次加入相同　溶質質量分數的稀硫酸，使之充分反應．每次所用稀硫酸的質量及剩余固體的質量記錄于下表：（反應的化學方程式：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O）

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
加入稀硫酸的質量/g	40	40	40	40	40
充分反應后剩余固體質量/g	16	12	8	6	m

試回答下列問題：
（1）上述表格中m的值為________；
（2）20g樣品中CuO的質量分數為________；
（3）計算所加入稀硫酸中硫酸的質量分數是多少？

Answer 1

解：（1）隨著稀硫酸量的增加，混合物中氧化銅不斷減少，剩余固體物質質量不斷減小，當氧化銅完全反應后，剩余固體為銅不能繼續與硫酸反應其質量不再改變；由第三次、第四次實驗數據可知，此時所剩余固體全部為銅不再與所加入稀硫酸發生反應，因此固體質量不變；所以，第五次加入稀硫酸，固體質量仍為6g；
（2）樣品中氧化銅的質量=20g-6g=14g；
CuO的質量分數為=100%=70%；
（3）根據實驗數據，前三次實驗中每加入40g稀硫酸，剩余固體質量減少4g，說明這三次實驗時所加稀硫酸完全反應，每次消耗氧化銅的質量為4g；
設設所用稀硫酸中硫酸的質量分數為x，據題意得：
CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
80 98
20g-16g 40g?x

x=12.25%
答：所用稀硫酸中硫酸的質量分數為12.25%．
故答案為：
（1）6
（2）70%
（3）設設所用稀硫酸中硫酸的質量分數為x，據題意得：
CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
80 98
20g-16g 40g?x

x=12.25%
答：所用稀硫酸中硫酸的質量分數為12.25%．
分析：根據金屬的活動性可知，氧化銅和銅的混合物中銅不能與稀鹽酸發生反應，而氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅溶液和水，因此隨稀硫酸的加入固體質量減少的量為氧化銅的質量；
待固體物質反應完全后，所剩余固體的質量即為混合物中不參加反應的銅的質量；
根據實驗記錄的數據，第四次加入稀硫酸后剩余固體的質量變化小，說明第五次所加入的稀硫酸并沒和固體物質發生反應，即固體中氧化銅已完全反應，所剩余固體全部為銅，第五次所加的稀硫酸也不能與固體發生反應，所以，剩余固體物質不變；
根據反應的化學方程式，由參加反應的氧化銅的質量計算所加稀硫酸完全反應時硫酸的質量，利用此時稀硫酸中硫酸質量與溶液質量比求得所加稀硫酸中溶質的質量分數．
點評：根據固體混合物與所加稀硫酸反應情況，分析剩余固體質量變化的原因，由實驗數據中固體質量的改變判斷反應進行情況；結合反應的化學方程式，由參加反應氧化銅的質量計算參加反應硫酸的質量，使用稀硫酸完全反應時所加稀硫酸質量，求得所加稀硫酸的溶質質量分數．