Question

現有銅與另一種金屬的混合物粉末，另一種金屬可能是鎂、鐵、鋅中的一種，現欲測定其組成．
【查閱資料】（1）鎂、鐵、鋅皆能與稀硫酸發生置換反應，且生成+2價的可溶性金屬硫酸鹽和氫氣．
（2）相對原子質量：Mg-24、Fe-56、Zn-65
【實驗步驟及數據】取該混合物粉末8.0g放入燒杯中，將140.0g 14.0%的稀硫酸分四次加入該燒杯中，充分反應后，測得剩余固體質量數據記錄如下：

次數	1	2	3	4
加入稀硫酸的質量/g	35．O	35.0	35．O	35．O
剩余固體的質量/g	6.8	5.6	4.4	4.2

通過計算（寫出計算過程），求：
（1）該混合物粉末中銅的質量分數？
（2）該混合物粉末中另一金屬為何種金屬？
（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？

Answer 1

【答案】分析：（1）混合物粉末中銅的質量分數=，需要求出銅的質量；銅不能與酸發生置換反應，因此，當金屬混合物粉末與足量稀硫酸完全反應后，剩余固體質量即為銅的質量；
（2）由于35克硫酸參加反應金屬每減少1.2克，由此可以求出第四次參加反應硫酸的質量，根據參加反應金屬的質量與參加反應硫酸的質量計算金屬的相對原子質量；根據相對原子質量判斷金屬元素；
（3）第三次加入硫酸充分反應后，由于金屬有剩余因而所加稀硫酸完全反應，所得溶液為金屬的硫酸鹽溶液；根據反應的化學方程式則消耗金屬的質量計算出反應生成硫酸鹽的質量，所得質量與溶液的質量比即得溶液的質量分數；反應后所得溶液的質量由質量守恒定律進行求得．
解答：解：（1）混合物中Cu的質量分數=
（2）設該金屬M的相對原子質量為X，第4次反應的稀硫酸質量為
反應的總稀硫酸質量是35g×3+=
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
X          98
8g-4.2g    ×14%
X：98=3.8g：×14%    
X=24
所以該金屬是鎂．
（3）設所得溶液中MgSO₄的質量為y，生成H₂的質量為z
Mg+H₂SO₄ ═MgSO₄+H₂↑
   98         120  2
105g×14%     y        z
     98：120═105g×14%：y   y=18g
     98：2═105g×14%：z   z=0.3g
MgSO₄溶液的質量分數為18g/（105g+3.6g-0.3g）×100%≈16.6%
答：該混合物粉末中銅的質量分數是52.5%；該混合物粉末中另一金屬為金屬鎂；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16.6%．
點評：根據質量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反應后所得溶液的質量=參加反應金屬的質量+三次所加稀硫酸的質量-反應放出氫氣的質量；利用根據守恒定律化復雜的溶液計算為簡便明了．