Question

(11分)某合金可能由銅與鎂、鋅中的一種組成，現(xiàn)欲測定其組成，進行如下實驗：取該合金樣品10.0 g放入燒杯中，然后將56.0 g溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為14.0%的稀硫酸平均分四次依次加入該燒杯中，每次均充分反應(yīng)。實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：

試求：
(1)該合金中銅的質(zhì)量分數(shù)是__________。
(2)該合金除了銅外，另一種金屬的是什么呢？(寫出過程)
(3)第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？(寫出計算過程，結(jié)果精確到0.1%)

Answer 1

(160.0%
(2)設(shè)M金屬單質(zhì)的相對原子質(zhì)量為x。
M＋H₂SO₄===MSO₄＋H₂↑
x   98
10．0 g－6.1 g   42.0 g×14.0%
＝
x＝65
該金屬是鋅。
(也可選取第一次或第二次實驗的數(shù)據(jù)計算)
(3) 解：設(shè)第三次所得溶液中ZnSO₄的質(zhì)量為y，生成H₂的質(zhì)量為z。
Zn＋H₂SO₄===ZnSO₄＋H₂↑
98  161  2
42．0 g×14.0%  y  z
＝
y＝9.66 g
＝
z＝0.12 g
ZnSO₄溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為
×100%≈21.1%
(也可選取Zn的實驗數(shù)據(jù)計算)
答：略。

分析：（1）根據(jù)金屬活動性，銅不與硫酸反應(yīng)，第4次加入稀硫酸固體質(zhì)量減少量小于前三次，說明所剩余固體全部為銅，銅與樣品質(zhì)量比可計算該合金中銅的質(zhì)量分數(shù)；
（2）利用前三次反應(yīng)所消耗硫酸的質(zhì)量，由反應(yīng)中金屬質(zhì)量與硫酸質(zhì)量關(guān)系，計算出金屬的相對原子質(zhì)量，根據(jù)金屬的相對原子質(zhì)量判斷金屬；
（3）根據(jù)反應(yīng)的化學方程式，由硫酸質(zhì)量計算生成硫酸鹽的質(zhì)量、放出氫氣的質(zhì)量，硫酸鹽的質(zhì)量與反應(yīng)后溶液質(zhì)量比可計算所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)；其中反應(yīng)后溶液質(zhì)量可利用質(zhì)量守恒定律計算求得．
解答：解：（1）銅不與硫酸反應(yīng)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，樣品中銅的質(zhì)量為6.0g，該合金中銅的質(zhì)量分數(shù)=
×100%=60.0%
故答案為：60.0%；
（2）（取到第三次的實驗數(shù)據(jù)為準）設(shè)M金屬單質(zhì)的相對原子質(zhì)量為x．
參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量=10.0g-6.1g=3.9g．而參加反應(yīng)的硫酸溶液的質(zhì)量為14g×3=42g．
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
x     98
3.9g 42.0g×14.0%
=
x="65" 因此該金屬是鋅．
（也可選取第一次或第二次實驗的數(shù)據(jù)計算）
（3）設(shè)第三次所得溶液中ZnSO₄的質(zhì)量為y，生成H₂的質(zhì)量為z．
Zn+H₂SO₄ ═ZnSO₄+H₂↑
98       161   2
42.0g×14.0%   y   z
=
y=9.66g
=
z=0.12g
ZnSO₄溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=×100%≈21.1%
（也可選取Zn的實驗數(shù)據(jù)計算）
答：（2）該合金除了銅外，另一種金屬的是鋅；（3）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)約為21.1%．
點評：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液的質(zhì)量=參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量+前三次所加稀硫酸的質(zhì)量-放出氫氣的質(zhì)量