Question

為了測定黃銅（銅、鋅合金）的組成，某研究性學習小組稱取該樣品10g放入燒杯中，將80g9.8%的稀硫酸分四次加入該燒杯中，充分反應后，測得剩余固體質量數據記錄如下：

次數	1	2	3	4
加入稀硫酸的質量/g	20.0	20.0	20.0	20.0
剩余固體的質量/g	8.7	7.4	6.1	5.8

試計算：
（1）樣品中銅的質量分數是

 

；
（2）反應所消耗的硫酸溶液質量；
（3）第三次加入硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數是

 

．

Answer 1

分析：根據金屬的活動性可知，黃銅中銅不能與稀硫酸發生反應，而鋅可與稀硫酸放出氫氣；隨鋅與稀硫酸發生反應，剩余固體質量不斷減少；
（1）由第1次實驗數據，加入20g稀硫酸固體質量減少1.3g，說明20g稀硫酸完全反應可消耗1.3g鋅；
（2）對比后面的實驗數據可發現，第4次加入20g稀硫酸時，固體質量只減少0.3g而非1.3g，可以說明此時黃銅中的鋅已完全反應，則所剩余固體為不與稀硫酸反應的銅；根據反應的化學方程式，可由反應消耗鋅的質量計算參加反應的稀硫酸的質量；
（3）前三次反應中稀硫酸都完全反應，所以，第三次加入硫酸充分反應后所得溶液為硫酸鋅溶液；根據反應的化學方程式，由消耗硫酸的質量計算生成物硫酸鋅的質量與所得溶液的比即溶液中溶質的質量分數．

解答：解：（1）黃銅樣品中銅的質量分數=

5.8g

10g

×100%=58.0%；
故答案為：58.0%；
（2）參加反應鋅的質量=10g-5.8g=4.2g
設共消耗的硫酸溶液質量為x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65   98
4.2g 9.8%x

65

4.2g

=

98

98%X

 x=64.6g
答：共消耗硫酸溶液的質量是64.6g；
（3）參加反應鋅的質量=10g-6.1g=3.9g
設前三次反應生成硫酸鋅的質量為y，放出氫氣質量為z
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65         161  2
3.9g        y   z

65

3.9g

=

161

y

 y=9.66g

65

3.9g

 =

2

z

 z=0.12g
所得溶液中溶質的質量分數=

9.66g

3.9g+60g-0.12g

×100%≈15.1%
故答案為：15.1%．

點評：根據質量守恒定律，第三次實驗后所得溶液質量=參加反應鋅的質量+三次實驗所加稀硫酸質量-放出氫氣的質量．