Question

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10.0g放入燒杯中，然后將56.0g溶質質量分數為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．實驗數據記錄如下表：

編　號	1	2	3	4
加入硫酸的質量/g	14	14	14	14
剩余固體的質量/g	8.7	7.4	6.1	6.0

試求：
（1）該合金中銅的質量分數是

 

．
（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后，所得溶液中溶質的質量分數是多少？（寫出計算過程，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，銅與樣品質量比可計算該合金中銅的質量分數；
（2）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；
（3）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6.0g，該合金中銅的質量分數=

6.0g

10.0g

×100%=60.0%
故答案為：60.0%；
（2）（取到第三次的實驗數據為準）設M金屬單質的相對原子質量為x．
參加反應的金屬的質量=10.0g-6.1g=3.9g．而參加反應的硫酸溶液的質量為14g×3=42g．
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
x      98
3.9g 42.0g×14.0%

x

98

=

3.9g

42g×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
42.0g×14.0%   y    z

98

161

=

42g×14.0%

y

  y=9.66g

98

2

=

42g×14.0%

z

  z=0.12g
ZnSO₄溶液中溶質質量分數=

9.66g

42g+3.9g-0.12g

×100%≈21.1%
（也可選取Zn的實驗數據計算）
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后，所得溶液中溶質的質量分數約為21.1%．

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．