Question

化學興趣小組的同學為測定黃銅（已知：黃銅中只有銅和鋅）中銅的含量，她稱取20g黃銅于燒杯中，將200g稀硫酸分5次加入到20g黃銅樣品中，記錄數據如下：

次數	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
加入硫酸的質量\g	40	40	40	40	40
剩余固體的質量\g	16.75	a	10.25	8	8

（1）第二次加入硫酸后，a為______g；
（2）樣品中銅的質量分數為______；
（3）所用稀硫酸的質量分數是多少？

Answer 1

解：（1）由金屬活動性可知，合金中只有鋅可以與硫酸反應；由表中的數據可知：第4次再加入40g稀硫酸時．第三次剩余固體還能在減少，說明前三次加入的硫酸完全參加了反應．則可知40g稀硫酸能夠消耗的鋅的質量是20g-16.75g=3.25g，故a=16.75g-3.25g=13.5g；
（2）根據質量守恒定律，第4次再加入40g稀硫酸時，第三次剩余固體還能在減少，說明前三次加入的硫酸完全參加了反應，反應掉的鋅的質量為：20g-10.25g=9.75g，據此由第四次反應掉的鋅的質量為：10.25g-8g=2.25g＜3.25g，可判斷此時合金中金屬鋅已完全反應，剩余的固體8g的成分是銅；故合金中銅的質量分數為×100%=40%；

（3）由以上的分析可知40g稀硫酸能夠消耗鋅的質量是3.25g
設40g稀硫酸中硫酸的質量為x
H₂SO₄ +Zn═ZnSO₄+H₂↑
98 65
x 3.25g

解得：x=4.9g
稀硫酸中硫酸的質量分數為：×100%=12.25%
故答案為：（1）13.5；（2）40%；（3）所用稀硫酸的質量分數是12.25%；
分析：（1）分析反應及實驗數據：根據金屬活動性，合金中只有鋅可以與硫酸反應；由數值可知第一次到第三次固體一直減小，所以前三次酸會完全反應，所以可知40g硫酸能夠反應的鋅的質量是20g-16.75g=3.25g，由此可求m的值；
（2）根據質量守恒定律，第4次再加入40g稀硫酸時，第三次剩余固體還能在減少，說明前三次加入的硫酸完全參加了反應，反應掉的鋅的質量為：20g-10.25g=9.75g，據此由第四次反應掉的鋅的質量為：10.25g-8g=2.25g＜3.25g，可判斷此時合金中金屬鋅已完全反應，剩余的固體8g的成分是銅；
（3）根據上述分析可知，40g稀硫酸完全反應時反應掉了3.25g的鋅．根據反應的化學方程式，可求出40g稀硫酸中參加反應硫酸的質量，根據溶質質量分數的計算公式，可以求出所用稀硫酸中硫酸的質量分數；
點評：本題主要考查合金中金屬與酸的反應及合金中金屬質量分數的計算等，學生應能利用表格進行數據分析和應用，要注意利用化學方程式計算的格式規范．