Question

研究性学习小组为了测定黄铜（铜、锌合金）的组成，用电子天平分别称得锥形瓶与棉花的质量为44.1g，称取黄铜样品20.0g．在锥形瓶中加入该样品和一定量的质量分数为10%的稀硫酸后瓶口塞上棉花，如图1所示．将电子天平称量的数据绘成下图2．

请认真分析数据，回答下列问题：
（1）在图1的装置中，棉花的作用可能是

 

．
（2）四个同学从多角度处理数据，下列数据处理的图象中正确的是

 

．

（3）试计算：
①样品中铜的质量分数

 

；
②该反应所用稀硫酸需要由质量分数为98%的浓硫酸多少毫升稀释而成（浓硫酸的密度为1.84g/mL）

 

？配置时还应加入多少毫升水

 

？
③完全反应时所得溶液中硫酸锌的溶质的质量分数

 

；
④恰好反应后恢复到室温，在温度不变的情况继续蒸发76.4g水形成硫酸锌的饱和溶液，试求该温度下硫酸锌的溶解度

 

．

Answer 1

考点：根据化学反应方程式的计算,固体溶解度的概念,有关溶质质量分数的简单计算

专题：综合计算（图像型、表格型、情景型计算题）

分析：（1）根据生成的氢气中含有水蒸气分析棉花的作用．
（2）因为铜不与稀硫酸反应，黄铜中只有锌与稀硫酸反应．溶液的质量随着反应的进行而变化；生成氢气的质量根据图2可计算出来；然后对照选项进行分析即可；
①利用锌与硫酸反应的化学方程式和生成氢气的质量，列出比例式，就可计算出样品中锌的质量和生成的硫酸锌的质量、硫酸中溶质的质量，根据锌的质量可求出铜的质量，可计算铜的质量分数；
②根据溶质质量不变原理可求出需98%的浓硫酸多少毫升和稀释时加入水的体积．
③所得溶液中生成物的溶质质量即生成的硫酸锌的质量，溶液质量=完全反应后电子天平示数-锥形瓶与棉花的质量-铜的质量；然后根据溶质质量分数公式计算即可．
④根据溶解度的含义分析计算．

解答：解：（1）由于锌与硫酸反应生成的氢气中含有水蒸气，棉花的作用是吸附氢气中的水蒸气．
（2）A、因为铜不与稀硫酸反应，黄铜中只有锌与稀硫酸反应．所以完全反应后，样品有剩余（铜），故A不适合；
B、由图2数据和质量守恒定律可得，完全反应时生成氢气的质量为：212.5g-212.1g=0.4g；故B符合；
C、因为锌与稀硫酸反应过程中有气体生成，生成气体质量小于参与反应的锌的质量，故溶液质量会随着反应的进行而逐渐增加，到反应完全时不再变化．故C不适合；
D、因为铜不与稀硫酸反应，黄铜中只有锌与稀硫酸反应．故D不适合．
故选B；
①设样品中锌的质量为x，生成的硫酸锌的质量为y，硫酸中溶质的质量为z．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65  98   161   2
x    z   y   0.4g

65

x

=

98

z

=

161

y

=

2

0.4g

解之得：x=13g，y=32.2g，z=19.6g；
样品中铜的质量分数为：

20g-13g

20g

×100%=35%；
②参加10%的稀硫酸的质量是：

19.6g

10%

=196g
需要98%的李浓硫酸的质量为：

19.6g

98%

=20g，配制10%的稀硫酸加水的质量为196g-20g=176g．则水的体积为176mL
则98%的浓硫酸的体积：

20g

1.84g/mL

=10.9mL

③所得溶液中生成物的溶质质量分数为：

32.2g

212.1g-44.1g-7g

×100%=20%．
④设该温度下硫酸锌的溶解度是s   由题意可得
s：100g=32.2g：（212.1g-44.1g-7g-76.4g-32.2g）  解得：s=61.5g
故答为（1）吸附氢气中的水蒸气；（2）B，①35%；②10.9，176；③20%；④61.5g．

点评：本题主要考查学生的综合分析能力．难度较大．判断数据处理的图象的正误要依据物质间反应的情况和图示数据分析；计算时要根据已知条件和化学方程式以及质量分数公式进行．