Question

（2013?揭東縣一模）某合金可能由銅與鎂、鋅中的一種組成，現欲測定其組成，進行如下實驗：取該合金樣品30g放入燒杯中，然后將200g溶質質量分數為19.6%的稀硫酸平均分四次依次加入該燒杯中，每次均充分反應．實驗數據如下：

請計算：
（1）30g該合金中銅的質量為

9.0g

，所含另一種金屬是

Zn

．
（2）第三次加入稀硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數．（寫出解題過程，結果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（1）根據金屬活動性，銅不與硫酸反應，第4次加入稀硫酸固體質量減少量小于前三次，說明所剩余固體全部為銅；利用前三次反應所消耗硫酸的質量，由反應中金屬質量與硫酸質量關系，計算出金屬的相對原子質量，根據金屬的相對原子質量判斷金屬；
（2）根據反應的化學方程式，由硫酸質量計算生成硫酸鹽的質量、放出氫氣的質量，硫酸鹽的質量與反應后溶液質量比可計算所得溶液中溶質的質量分數；其中反應后溶液質量可利用質量守恒定律計算求得．

解答：解：（1）銅不與硫酸反應，根據實驗數據可知，樣品中銅的質量為9.0g
取到第三次的實驗數據為準
參加反應的金屬的質量=30.0g-10.5g=19.5g．
而參加反應的硫酸溶液的質量為50g×3=150g．
設M金屬單質的相對原子質量為x．
M+H₂SO₄ ═MSO₄ +H₂↑
x      98
19.5g 150g×19.6%

x

19.5g

=

98

150g×19.6%

x=65 因此該金屬是鋅．
故答案為：9.0g；Zn
（也可選取第一次或第二次實驗的數據計算）
（3）設第三次所得溶液中ZnSO4的質量為y，生成H₂的質量為z．
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄ +H₂↑
    98     161   2
150g×19.6% y    z

98

150g×19.6%

=

161

y

=

2

z

y=48.3g
z=0.6g
ZnSO₄溶液中溶質質量分數=

48.3g

150g+19.5g-0.6g

×100%≈28.6%
答：第三次加入硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數約為28.6%．

點評：根據質量守恒定律，第三次加入硫酸充分反應后，所得溶液的質量=參加反應金屬的質量+前三次所加稀硫酸的質量-放出氫氣的質量．