Question

質量分數不同的硫酸溶液其密度不相同，對照表如下：

質量分數	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	98%
密度（g/mL）	1.07	1.14	1.22	1.30	1.40	1.50	1.61	1.73	1.81	1.84

將10mL98%濃硫酸中加水稀釋至100mL，取10mL該稀硫酸與足量鋅反應制取氫氣，請按要求完成系列問題的解答（計算結果保留一位小數）：
（1）10mL98%的濃硫酸中含

 

g H₂SO₄．
（2）列式計算消耗金屬鋅的質量．
（3）分析表中數據，可以歸納出硫酸溶液的質量分數與密度的關系是

 

．10mL水和10mL質量分數為b%的硫酸溶液混合，混合后溶液的質量分數應該在

 

至

 

之間．

Answer 1

分析：（1）根據對照表，可查得98%的濃硫酸密度為1.84g/mL，可計算10mL98%濃硫酸的溶液的質量，然后根據溶質質量=溶液的質量×溶質的質量分數98%，計算出濃硫酸中硫酸質量；
（2）根據鋅與硫酸反應的化學方程式，由所消耗硫酸的質量可計算參加反應的金屬鋅的質量；
（3）表中硫酸溶液質量分數從10%至98%不斷增大，相應地，硫酸溶液的密度也在不斷增大；根據加水稀釋后溶液的組成，利用溶液的溶質質量分數計算公式，列出混合后溶液的質量分數與所用b%溶液密度與溶液質量分數b%的關系式，由關系式判斷所得溶液的溶質質量分數的可能范圍．

解答：解：（1）根據對照表，98%的濃硫酸的密度為1.84g/mL，10mL98%濃硫酸中溶質硫酸的質量=10mL×1.84g/mL×98%≈18.0g
故答案為：18.0；
（2）所取10mL稀硫酸中硫酸的質量=18g×

10mL

100mL

=1.8g，設10mL稀硫酸與鋅完全反應消耗鋅的質量為x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65  98
x   1.8g

65

x

=

98

1.8g

  x≈1.2g
答：消耗金屬鋅的質量約為1.2g；
（3）從對照表可以得到：硫酸溶液質量分數從10%至98%不斷增大，硫酸溶液的密度也在不斷增大；
故答案為：質量分數越大密度越大；
假設硫酸溶液的密度為ρ，
10mL水和10mL質量分數為b%的硫酸溶液混合，混合后溶液的質量分數=

10mL×ρ×b%

10mL×ρ+10g

×100%=

ρ

ρ+1

×b%
①當ρ=1.07g/ml時，混合后溶液的質量分數=

1.07

1.07+1

×b%≈0.52b%；
②當ρ=1.84g/ml時，混合后溶液的質量分數=

1.84

1.84+1

×b%≈0.65b%．
所以該在0.52b%～0.65b%；
故答案為：0.52b%；0.65b%．

點評：根據溶液的溶質質量分數=

溶質質量

溶液質量

×100%，由其中任意兩個已知量可計算第三個量．