Question

將金屬M的樣品2.5g放入50g19.6%的硫酸溶液中，恰好完全反應（樣品中的雜質(zhì)既不溶于硫酸，也不與其發(fā)生反應），生成硫酸鹽．實驗測知，此硫酸鹽中硫、氧元素的質(zhì)量分數(shù)之和為80%．試求：
（1）原金屬樣品中，金屬M的質(zhì)量分數(shù)；
（2）M的相對原子質(zhì)量；
（3）反應所得的硫酸鹽溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

（1）在生成的硫酸鹽中，硫、氧元素質(zhì)量分數(shù)之和為80%，則金屬M的質(zhì)量分數(shù)為1-80%=20%；硫酸鹽中的硫、氧元素來自硫酸，故硫、氧元素的質(zhì)量和為：
50g×19.6%×

96

98

×100%=9.6g
則樣品中金屬的質(zhì)量分數(shù)為：9.6g×

20%

80%

÷2.5g×100%=96%
（2）根據(jù)上述分析可以知道該硫酸鹽的相對分子質(zhì)量為：96÷80%=120，即M的相對原子質(zhì)量為120-96=24；
討論：①若金屬在硫酸鹽中呈+1價，則
2M+H₂SO₄═M₂SO₄+H₂↑
2Ar（M）98
2.5g×96%50g×19.6%

2Ar(M)

2.5g×96%

=

98

50g×19.6%

A（M）=12（不合題意，舍去）．
②若金屬在硫酸鹽中呈+2價，
則M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
Ar（M）98
2.5g×96%50g×19.6%

Ar(M)

2.5g×96%

=

98

50g×19.6%

A（M）=24．
③若金屬在硫酸鹽中呈+3價，
則2M+3H₂SO₄═M₂（SO₄）₃+3H₂↑
2Ar（M）294
2.5g×96%50g×19.6%

2Ar(M)

2.5g×96%

=

294

50g×19.6%

Ar（M）=36（不合題意，舍去）．
（3）由（2）的分析可以知道金屬M的化合價為+2價
設完全反應后，生成硫酸鹽的質(zhì)量為x，生成氫氣的質(zhì)量為y，
則M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
24　　1202
2.5g×96%　x　y

24

2.5g×96%

=

120

x

=

2

y

解得：x=12g，y═O．2g
所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：

12g

2.5g+50g-0.2g

×100%=23%
答：（1）原合金樣品中，金屬的質(zhì)量分數(shù)為96%；
（2）金屬的相對原子質(zhì)量為24；
（3）完全反應后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為23%．