Question

质量分数不同的硫酸溶液其密度不相同，对照表如下：

质量分数	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	98%
密度（g/mL）	1.07	1.14	1.22	1.30	1.40	1.50	1.61	1.73	1.81	1.84

将10mL98%浓硫酸中加水稀释至100mL，取10mL该稀硫酸与足量锌反应制取氢气，请按要求完成系列问题的解答（计算结果保留一位小数）：
（1）10mL98%的浓硫酸中含

 

g H₂SO₄．
（2）列式计算消耗金属锌的质量．
（3）分析表中数据，可以归纳出硫酸溶液的质量分数与密度的关系是

 

．10mL水和10mL质量分数为b%的硫酸溶液混合，混合后溶液的质量分数应该在

 

至

 

之间．

Answer 1

分析：（1）根据对照表，可查得98%的浓硫酸密度为1.84g/mL，可计算10mL98%浓硫酸的溶液的质量，然后根据溶质质量=溶液的质量×溶质的质量分数98%，计算出浓硫酸中硫酸质量；
（2）根据锌与硫酸反应的化学方程式，由所消耗硫酸的质量可计算参加反应的金属锌的质量；
（3）表中硫酸溶液质量分数从10%至98%不断增大，相应地，硫酸溶液的密度也在不断增大；根据加水稀释后溶液的组成，利用溶液的溶质质量分数计算公式，列出混合后溶液的质量分数与所用b%溶液密度与溶液质量分数b%的关系式，由关系式判断所得溶液的溶质质量分数的可能范围．

解答：解：（1）根据对照表，98%的浓硫酸的密度为1.84g/mL，10mL98%浓硫酸中溶质硫酸的质量=10mL×1.84g/mL×98%≈18.0g
故答案为：18.0；
（2）所取10mL稀硫酸中硫酸的质量=18g×

10mL

100mL

=1.8g，设10mL稀硫酸与锌完全反应消耗锌的质量为x
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65  98
x   1.8g

65

x

=

98

1.8g

  x≈1.2g
答：消耗金属锌的质量约为1.2g；
（3）从对照表可以得到：硫酸溶液质量分数从10%至98%不断增大，硫酸溶液的密度也在不断增大；
故答案为：质量分数越大密度越大；
假设硫酸溶液的密度为ρ，
10mL水和10mL质量分数为b%的硫酸溶液混合，混合后溶液的质量分数=

10mL×ρ×b%

10mL×ρ+10g

×100%=

ρ

ρ+1

×b%
①当ρ=1.07g/ml时，混合后溶液的质量分数=

1.07

1.07+1

×b%≈0.52b%；
②当ρ=1.84g/ml时，混合后溶液的质量分数=

1.84

1.84+1

×b%≈0.65b%．
所以该在0.52b%～0.65b%；
故答案为：0.52b%；0.65b%．

点评：根据溶液的溶质质量分数=

溶质质量

溶液质量

×100%，由其中任意两个已知量可计算第三个量．