Question

研究性學習小組為了測定黃銅（銅、鋅合金）的組成，用電子天平分別稱得錐形瓶與棉花的質量為44.1g，稱取黃銅樣品20.0g．在錐形瓶中加入該樣品和一定量的質量分數為10%的稀硫酸后瓶口塞上棉花，如圖1所示．將電子天平稱量的數據繪成下圖2．

請認真分析數據，回答下列問題：
（1）在圖1的裝置中，棉花的作用可能是

 

．
（2）四個同學從多角度處理數據，下列數據處理的圖象中正確的是

 

．

（3）試計算：
①樣品中銅的質量分數

 

；
②該反應所用稀硫酸需要由質量分數為98%的濃硫酸多少毫升稀釋而成（濃硫酸的密度為1.84g/mL）

 

？配置時還應加入多少毫升水

 

？
③完全反應時所得溶液中硫酸鋅的溶質的質量分數

 

；
④恰好反應后恢復到室溫，在溫度不變的情況繼續蒸發76.4g水形成硫酸鋅的飽和溶液，試求該溫度下硫酸鋅的溶解度

 

．

Answer 1

考點：根據化學反應方程式的計算,固體溶解度的概念,有關溶質質量分數的簡單計算

專題：綜合計算（圖像型、表格型、情景型計算題）

分析：（1）根據生成的氫氣中含有水蒸氣分析棉花的作用．
（2）因為銅不與稀硫酸反應，黃銅中只有鋅與稀硫酸反應．溶液的質量隨著反應的進行而變化；生成氫氣的質量根據圖2可計算出來；然后對照選項進行分析即可；
①利用鋅與硫酸反應的化學方程式和生成氫氣的質量，列出比例式，就可計算出樣品中鋅的質量和生成的硫酸鋅的質量、硫酸中溶質的質量，根據鋅的質量可求出銅的質量，可計算銅的質量分數；
②根據溶質質量不變原理可求出需98%的濃硫酸多少毫升和稀釋時加入水的體積．
③所得溶液中生成物的溶質質量即生成的硫酸鋅的質量，溶液質量=完全反應后電子天平示數-錐形瓶與棉花的質量-銅的質量；然后根據溶質質量分數公式計算即可．
④根據溶解度的含義分析計算．

解答：解：（1）由于鋅與硫酸反應生成的氫氣中含有水蒸氣，棉花的作用是吸附氫氣中的水蒸氣．
（2）A、因為銅不與稀硫酸反應，黃銅中只有鋅與稀硫酸反應．所以完全反應后，樣品有剩余（銅），故A不適合；
B、由圖2數據和質量守恒定律可得，完全反應時生成氫氣的質量為：212.5g-212.1g=0.4g；故B符合；
C、因為鋅與稀硫酸反應過程中有氣體生成，生成氣體質量小于參與反應的鋅的質量，故溶液質量會隨著反應的進行而逐漸增加，到反應完全時不再變化．故C不適合；
D、因為銅不與稀硫酸反應，黃銅中只有鋅與稀硫酸反應．故D不適合．
故選B；
①設樣品中鋅的質量為x，生成的硫酸鋅的質量為y，硫酸中溶質的質量為z．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65  98   161   2
x    z   y   0.4g

65

x

=

98

z

=

161

y

=

2

0.4g

解之得：x=13g，y=32.2g，z=19.6g；
樣品中銅的質量分數為：

20g-13g

20g

×100%=35%；
②參加10%的稀硫酸的質量是：

19.6g

10%

=196g
需要98%的李濃硫酸的質量為：

19.6g

98%

=20g，配制10%的稀硫酸加水的質量為196g-20g=176g．則水的體積為176mL
則98%的濃硫酸的體積：

20g

1.84g/mL

=10.9mL

③所得溶液中生成物的溶質質量分數為：

32.2g

212.1g-44.1g-7g

×100%=20%．
④設該溫度下硫酸鋅的溶解度是s   由題意可得
s：100g=32.2g：（212.1g-44.1g-7g-76.4g-32.2g）  解得：s=61.5g
故答為（1）吸附氫氣中的水蒸氣；（2）B，①35%；②10.9，176；③20%；④61.5g．

點評：本題主要考查學生的綜合分析能力．難度較大．判斷數據處理的圖象的正誤要依據物質間反應的情況和圖示數據分析；計算時要根據已知條件和化學方程式以及質量分數公式進行．