Question

現(xiàn)有銅與金屬鎂、鐵、鋅中的一種組成的混合物，現(xiàn)欲測定其組成．
（查閱資料）鎂、鐵、鋅皆能與稀硫酸發(fā)生置換反應，且生成+2價的可溶性金屬化合物和氫氣．
（實驗步驟及數(shù)據(jù)）取該混合物粉末8.0g放入燒杯中，將140.0g 溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為14.0%的稀硫酸平均分四次加入該燒杯中，充分反應后，測得剩余固體質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄如圖：
通過計算（寫出計算過程），求：
（1）該混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)？
（2）第三次加入硫酸充分反應后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？

Answer 1

分析：由前三次所加稀硫酸后固體剩余物的質(zhì)量可得出，每次加入稀硫酸充分反應后固體質(zhì)量減少1.2g，而第4次加入等量稀硫酸充分反應后固體質(zhì)量只減少4.4g-4.2g=0.2g小于1.2g，說明固體中能與稀硫酸反應的金屬已完全反應，剩余的全部為不能與硫酸反應的金屬銅；
根據(jù)金屬與酸反應的化學方程式，由消耗金屬與硫酸的質(zhì)量，計算出金屬的相對原子質(zhì)量并判斷金屬元素；再利用硫酸的質(zhì)量計算生成的硫酸鹽的質(zhì)量及反應放出氫氣的質(zhì)量；最后利用所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=

生成的硫酸鹽的質(zhì)量

反應后溶液的質(zhì)量

×100%，計算出溶液的質(zhì)量分數(shù)；其中反應后溶液質(zhì)量可利用質(zhì)量守恒定律求出．

解答：解：（1）混合物中Cu的質(zhì)量分數(shù)=

4.2g

8g

×100%=52.5%
（2）設(shè)M金屬單質(zhì)的相對原子質(zhì)量為X，所得溶液中MSO₄的質(zhì)量為y，生成H₂的質(zhì)量為z
第3次加入稀硫酸充分反應后，前三次共消耗金屬的質(zhì)量=8.0g-4.4g=3.6g，
前三次共消耗硫酸的質(zhì)量=

140.0g

4

×3×14%=14.7g
    M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑（1分）
    X  98   X+96  2
 3.6g  14.7g   y  z

X

3.6g

=

98

14.7g

  X=24，可判斷該金屬是鎂；

98

14.7g

=

X+96

y

  y=18g

98

14.7g

=

2

z

  z=0.3g
MSO₄溶液的質(zhì)量分數(shù)為

18g

105g+3.6g-0.3g

×100%≈16.6%
答：該混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)是52.5%；第三次加入硫酸充分反應后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是16.6%．

點評：反應后所得溶液的質(zhì)量可根據(jù)質(zhì)量守恒定律進行計算，反應后溶液的質(zhì)量=前三次所加稀硫酸的質(zhì)量+前三次反應消耗金屬的質(zhì)量-反應放出氫氣的質(zhì)量．