Question

3．某樣品為銅和氧化銅的混合物，為測定樣品中氧化銅的含量，甲、乙、丙、丁四位同學用此樣品分別進行實驗，測定的實驗數據如表：

學生 物質質量	甲	乙	丙	丁
所取固體樣品的質量（克）	30	25	20	20
加入硫酸溶液的質量（克）	100	100	100	120
反應后剩余固體的質量（克）	22	17	12	12

分析實驗數據計算：
（1）樣品中銅元素的質量分數是多少？
（2）硫酸溶液的溶質質量分數是多少？
（3）甲同學的實驗充分反應后所得的溶液中溶質是硫酸銅，其溶質質量分數為多少？

Answer 1

分析 根據金屬活動性銅活動性處于氫之后，不能與稀硫酸反應，因此銅和氧化銅的混合物加入稀硫酸，只有氧化銅與硫酸發生反應；分析表中數據找出恰好完全反應的實驗數據進行計算．

解答 解：（1）由表中數據對比分析：丙中反應前固體是20g，反應后固體是12g，故反應的氧化銅質量為8g，由丁和丙對比，固體混合物相同，酸由100g增加到120g，反應掉的氧化銅仍為8g，說明20g混合物中只含8g氧化銅，氧化銅中銅元素的質量為8g×$\frac{64}{80}$=6.4g，含12g銅，則樣品中銅元素的質量分數是$\frac{12g+6.4g}{20g}$×100%=92%．
（2）由乙丙對比固體混合物質量不同，酸相同，而反應掉的氧化銅相同都是8g，說明25g混合物中的氧化銅沒有全部反應，即100g稀硫酸能與20g混合物中的8g氧化銅恰好完全反應．設與8g氧化銅反應的硫酸質量為x
，則
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80　　98
8g　　 x
$\frac{80}{98}$=$\frac{8g}{x}$，解得：x=9.8g，
硫酸溶液的溶質質量分數是：$\frac{9.8g}{100g}$×100%=9.8%．
（3）由甲丙對比固體混合物質量不同，酸相同，而反應掉的氧化銅相同都是8g，說明30g混合物中的氧化銅沒有全部反應，酸不足，則甲同學的實驗充分反應后所得的溶液中溶質是硫酸銅，設生成的硫酸銅的質量為y，則
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80　　            160
8g　　             y
$\frac{80}{160}$=$\frac{8g}{y}$，解得y=16g，
溶質質量分數為$\frac{16g}{30g+100g-22g}$×100%=14.8%；
故答案為：
（1）樣品中銅元素的質量分數是92%；
（2）硫酸溶液的溶質質量分數是9.8%；
（3）甲同學的實驗充分反應后所得的溶液中溶質是硫酸銅，其溶質質量分數為14.8%．

點評 本題主要考查含雜質物質的化學方程式計算和溶質質量分數的計算，難度較大．