Question

為了測定黃銅屑（有鋅和銅形成的合金）樣品組成，甲、乙、丙、丁四位同學分別取樣和稀硫酸反應（稀硫酸的密度為1.17g/mL），實驗數據記錄如下：

	甲	乙	丙	丁
取用黃銅屑的質量/g	16.0	16.0	16.0	24.0
取用稀硫酸的體積/mL	16.0	32.0	48.0	一定體積
殘留金屬的質量/g	13.4	10.8	9.6	16.2

計算：
（1）16.0g黃銅屑中鋅的質量．
（2）丁同學所加稀硫酸的體積．

Answer 1

分析：根據金屬活動性的強弱關系鋅＞氫＞銅，把黃銅屑放入稀硫酸中，鋅與硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，銅不與硫酸反應；
根據甲、乙、丙三位同學的實驗數據，隨稀硫酸量的增加殘留金屬質量在減小，且可得知每加入16.0mL稀硫酸金屬質量減少16.0g-13.4g=2.6g，但丙同學的使用48.0mL稀硫酸時金屬減少量16.0g-9.6g=6.4g＜7.8g（2.6g×3），說明此時硫酸過量金屬鋅已完全反應，殘留金屬為不與硫酸反應的銅；而甲、乙同學的實驗則是硫酸完全反應金屬鋅過量；
丁同學實驗中金屬質量減少24.0g-16.2g=7.8g，對比丙同學的實驗數據16.0g黃銅含銅9.6g，則24．g黃銅含銅14.4g，可知丁同學所取的一定體積的稀硫酸完全反應，金屬鋅過量．可根據反應的化學方程式，利用消耗金屬鋅的質量計算一定體積稀硫酸的質量，再使用m=ρV求出稀硫酸的體積．

解答：解：（1）從甲、乙、丙三位同學取稀硫酸的體積及殘留金屬的質量分析，丙同學取用硫酸過量．
所以，16.0g黃銅屑中鋅的質量為：16.0g-9.6g=6.4g
（2）設甲同學消耗硫酸的質量為x
H₂SO₄+Zn=ZnSO₄+H₂↑
98    65  
x    16.0g-13.4g

98

x

=

65

16.0g-13.4g

   
x=3.92g
稀硫酸的溶質質量分數為：

3.92g

16.0mL×1.17g/mL

×100%=20.9%
丁同學消耗鋅的質量分數為：24.0g-16.2g=7.8g，比丙同學的實驗數據16.0g黃銅含銅9.6g，則24．g黃銅含銅14.4g，可知丁同學所取的一定體積的稀硫酸完全反應；設丁同學實驗消耗H₂SO₄的質量為y
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65   98
7.8g  y

65

7.8g

=

98

y

，y=11.76g
所以，丁同學取用稀硫酸的質量為

11.76g

20.9%

=56.27g
體積為：

56.27g

1.17g/mL

=48mL
答：（1）16.0g黃銅屑中鋅的質量為6.4g；（2）丁同學所加稀硫酸的體積為48mL．

點評：利用實驗數據中變化量的變化關系，分析反應的進行情況，對后面的計算時數據選擇起著決定性作用；只有使用物質完全反應時的實驗數據進行計算才能得到正確的結果．