Question

某合金可能由铜与镁、锌中的一种组成，现欲测定其组成，进行如下实验：取该合金样品30g放入烧杯中，然后将200g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸平均分四次依次加入该烧杯中，每次均充分反应．实验数据如下：

请计算：
（1）30g该合金中铜的质量为______，所含另一种金属是______．
（2）第三次加入稀硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数．（写出解题过程，结果精确到0.1%）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据金属活动性，铜不与硫酸反应，第4次加入稀硫酸固体质量减少量小于前三次，说明所剩余固体全部为铜；利用前三次反应所消耗硫酸的质量，由反应中金属质量与硫酸质量关系，计算出金属的相对原子质量，根据金属的相对原子质量判断金属；
（2）根据反应的化学方程式，由硫酸质量计算生成硫酸盐的质量、放出氢气的质量，硫酸盐的质量与反应后溶液质量比可计算所得溶液中溶质的质量分数；其中反应后溶液质量可利用质量守恒定律计算求得．
解答：解：（1）铜不与硫酸反应，根据实验数据可知，样品中铜的质量为9.0g
取到第三次的实验数据为准
参加反应的金属的质量=30.0g-10.5g=19.5g．
而参加反应的硫酸溶液的质量为50g×3=150g．
设M金属单质的相对原子质量为x．
M+H₂SO₄ ═MSO₄ +H₂↑
x      98
19.5g 150g×19.6%

x=65 因此该金属是锌．
故答案为：9.0g；Zn
（也可选取第一次或第二次实验的数据计算）
（3）设第三次所得溶液中ZnSO4的质量为y，生成H₂的质量为z．
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄ +H₂↑
    98     161   2
150g×19.6% y    z

y=48.3g
z=0.6g
ZnSO₄溶液中溶质质量分数=×100%≈28.6%
答：第三次加入硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数约为28.6%．
点评：根据质量守恒定律，第三次加入硫酸充分反应后，所得溶液的质量=参加反应金属的质量+前三次所加稀硫酸的质量-放出氢气的质量．