Question

为了测定某铜锌合金中铜的质量分数，某实验小组的同学做了以下两组实验探究：
（1）第一组同学设计了如下实验：

他们认为做完以上操作后，再称量所得固体B的质量，即可求出合金中铜的质量分数，从上述流程图中可以看出，操作①为______，甲物质可以是______，固体B为______，小刚发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是______．
（2）第二组同学利用该合金与稀硫酸反应，根据生成氢气的质量先求出锌的质量，从而解决了问题．他们共进行了三次实验，所得的相关实验数据记录如下（不计实验中产生的误差）：

	第一次	第二次	第三次
所取合金的质量/g	20	20	40
所用的稀硫酸的质量/g	100	120	80
生成的氢气的质量/g	0.4	0.4	0.4

从上表数据分析，
（1）当所取合金与所用稀硫酸的质量比为______时，合金中的锌与稀硫酸恰好完全反应．
（2）求该合金中铜的质量分数．（写出计算过程）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据过滤的原理分析操作①，根据合金中铜、锌的性质分析加入的甲物质，要计算合金中铜的质量分数，已经知道了铜的质量，还必须知道合金的质量；
（2）铜、锌合金中铜和稀硫酸不反应只有锌和稀硫酸反应，第二次和第一次所取的合金质量相同，第二次所用的稀硫酸比第一次多，而两次生成的气体质量相同，说明两次所取的合金中的锌都完全反应了；第三次所取的合金是前两次的2倍，如果合金中的锌完全反应，应该产生0.8g气体，而实际上产生的气体和前两次相同只有0.4g，说明第三次反应中稀硫酸不足量，锌过量；由生成的气体量可知第三次参加反应的锌和前两次相同．
解答：解：（1）由流程图中可以看出操作①是将固液分开，所以操作①为过滤．由于锌能与酸反应，铜不能与酸反应，为了能得到铜，应加入硫酸或盐酸；要计算合金中铜的质量分数，已经知道了铜的质量．还必须知道合金的质量．所以，试验中缺少一步骤是：称量合金的质量；
（2）由第三次可知生成0.4克氢气使只消耗80克稀硫酸，所以20g合金中的锌和80g稀硫酸可恰好完全反应，即合金和稀硫酸的质量比为20g：80g=1：4时，二者能恰好完全反应．
（2）设20g铜、锌合金中含有锌的质量为x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65              2
x              0.4g  
  解得：X=13g
所以20g铜、锌合金中含有铜的质量为20g-13g=7g
铜、锌合金中铜的质量分数为×100%=35%
答：（1）过滤，稀硫酸或稀盐酸，铜，称量合金的质量；（2）1：4，该铜、锌合金中铜的质量分数是35%．
点评：此题考查的是根据化学方程式的有关计算，正确分析处理表中的数据是解答此题的关键，真正理解了题意解此题就会很简单．此题属于比较难的题目．