Question

2．有銅粉與金屬鎂、鐵、鋅粉中的一種組成的混合物，為了確定其成分并測定其組成，進行如下實驗：
取該混合物粉末10g放入燒杯中，將140.0g溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為14.0%的稀硫酸平均分四次加入該燒杯中，充分反應后，測得剩余固體質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄如圖．通過計算（寫出計算過程），
求：
（1）該混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)？
（2）實驗所用稀硫酸由濃硫酸配制，濃硫酸試劑瓶標簽如表所示．則至少需要這種濃硫酸多少毫升？

硫酸（500 mL） 品名：硫酸 化學式：H2SO4

（3）第二次加入硫酸充分反應后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是多少？（保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）因銅與酸不反應，反應后剩余固體質(zhì)量4.2g即為其質(zhì)量，故可求出混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)；
（2）根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量不變解答；
（3）根據(jù)反應的化學方程式，由反應消耗硫酸的質(zhì)量計算放出氫氣的質(zhì)量，運用質(zhì)量守恒定律，計算反應后所得溶液的質(zhì)量．

解答 解：（1）由題意和數(shù)據(jù)可知混合粉末中銅的質(zhì)量為6.2克，
∴混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{6.2克}{10克}$×100%=62%
答：混合物粉末中銅的質(zhì)量分數(shù)為62%．
（2）至少需要這種濃硫酸的質(zhì)量為：140.0克×14.0%÷80%=24.5克
至少需要這種濃硫酸的體積為：V=m/ρ=24.5g/1.73g/cm³=14.16ml
答：至少需要這種濃硫酸14.16ml．                           
（3）第2次加入的稀硫酸中硫酸的質(zhì)量為：140g×14%÷2=9.8g．
第2次加入稀硫酸后參加反應的金屬的質(zhì)量為：10g-7.6g=2.4g．
用M表示混入金屬的元素符號，設該金屬元素的相對原子質(zhì)量為x．則：
    M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
    x    98
   2.4g  9.8g
$\frac{x}{98}$=$\frac{2.4g}{9.8g}$   
   x=24g
所以MSO₄的相對分子質(zhì)量是120，
 設生成MSO₄的質(zhì)量是y，生成H₂的質(zhì)量為z
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
     98    120  2
     9.8g   y   z
   $\frac{98}{9.8g}$=$\frac{120}{y}$=$\frac{2}{z}$
    y=12g     z=0.1g
故MSO₄溶液的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{12g}{140g÷4×2+2.4g-0.2g}$×100%≈16.6%

點評 本題難度較大，主要考查學生根據(jù)圖表數(shù)據(jù)、化學方程式與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)綜合應用解答問題的能力，利用每次加入稀硫酸前后固體質(zhì)量差即反應消耗金屬的質(zhì)量關系判斷加入稀硫酸的反應情況是正確解答本題的關鍵．