Question

16．現(xiàn)有銅與另一種金屬的混合物粉末，另一種金屬可能是鋁、鐵、鋅中的一種，現(xiàn)欲測(cè)定其組成．取該混合物粉末8.0g放入燒杯中，將140.0g14.0%的稀硫酸分四次加入到該燒杯中，充分反應(yīng)后，測(cè)得剩余固體質(zhì)量的數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4
加入稀硫酸的質(zhì)量/克	35.0	35.0	35.0	35.0
剩余固體的質(zhì)量/克	7.1	6.2	5.3	5.1

通過(guò)計(jì)算（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果精確到0.1%），求：
（1）該混合物粉末中另一金屬為何種金屬？
（2）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）銅不能與酸發(fā)生置換反應(yīng)，因此，當(dāng)金屬混合物粉末與足量稀硫酸完全反應(yīng)后，剩余固體質(zhì)量即為銅的質(zhì)量；由于35.0克硫酸參加反應(yīng)金屬每減少0.9克，由此可以求出第四次參加反應(yīng)硫酸的質(zhì)量，根據(jù)參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量與參加反應(yīng)硫酸的質(zhì)量計(jì)算金屬的相對(duì)原子質(zhì)量；根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量判斷金屬元素；
（2）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，由于金屬有剩余因而所加稀硫酸完全反應(yīng)，所得溶液為金屬的硫酸鹽溶液；根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式則消耗金屬的質(zhì)量計(jì)算出反應(yīng)生成硫酸鹽的質(zhì)量，所得質(zhì)量與溶液的質(zhì)量比即得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量由質(zhì)量守恒定律進(jìn)行求得．

解答 解：（1）設(shè)該金屬的相對(duì)分子質(zhì)量為x，該金屬為M且為+2價(jià)． 
以第一次加入35.0g硫酸為例，純硫酸的質(zhì)量是35.0g×14.0%=4.9g．消耗的金屬的質(zhì)量為8.0g-7.1g=0.9g，
 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
 x        98
0.9g    4.9g
則$\frac{x}{0.9g}=\frac{98}{4.9g}$
∴解得x=18，
根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量表，則該金屬不會(huì)是鐵、鋅，只能是鋁．
（或設(shè)該金屬的相對(duì)分子質(zhì)量為y，該金屬為M且為+3價(jià)．
2M+3H₂SO₄═M₂（SO₄）₃+3H₂↑．
2y      98×3
0.9g    4.9g
$\frac{2y}{0.9g}=\frac{98×3}{4.9g}$
y=27，
根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量表，則該金屬是鋁．）
（2）設(shè)所得溶液中Al₂（SO₄）₃的質(zhì)量為m，生成H₂的質(zhì)量為z
2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．
         98×3           342             6
35.0g×3×14%       m                z
$\frac{98×3}{35.0g×3×14%}=\frac{342}{m}=\frac{6}{z}$
m=17.1g，z=0.3g
Al₂（SO₄）₃溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{17.1g}{105g+（8.0g-5.3g）-0.3g}$×100%≈15.9%
答：該混合物粉末中另一金屬為金屬鋁；第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是15.9%．

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量=參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量+三次所加稀硫酸的質(zhì)量-反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量；利用根據(jù)守恒定律化復(fù)雜的溶液計(jì)算為簡(jiǎn)便明了．