Question

8．现有铜与另一种金属的混合物粉末，另一种金属可能是镁、铁、锌中的一种，现欲测定其组成．取该混合物粉末8.0g放入烧杯中，将140.0g 14.0%的稀硫酸分四次加入该烧杯中，充分反应后，测得剩余固体质量数据记录如下：

次数	1	2	3	4
加入稀硫酸的质量/g	35.0	35.0	35.0	35.0
剩余固体的质量/g	6.8	5.6	4.4	4.2

求：
（1）该混合物粉末中铜的质量分数52.5%；
（2）若参加反应的金属为R，请写出R与稀硫酸反应的化学方程式R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑；
（3）设金属R的相对原子质量为X，根据已知条件列出求解（X）的比例式$\frac{X}{98}=\frac{1.2g}{4.9g}$；
（4）如果将第三次加入硫酸充分反应后的溶液蒸发掉8.3g水，且无晶体析出，则所得溶液中溶质的质量分数为18.0%．

Answer 1

分析 （1）分析表格发现，前三次每加入35g硫酸，剩余固体的质量就减少1.2g，但是第四次加入35g硫酸，剩余固体的质量减少0.2g，说明另一种金属已经全部参加反应，剩余固体就是铜．
（2）写出化学方程式并代入数据计算即可．
（3）写出化学方程式并代入数据计算即可

解答 解：
（1）分析表格发现，前三次每加入35g硫酸，剩余固体的质量就减少1.2g，但是第四次加入35g硫酸，剩余固体的质量减少0.2g，说明另一种金属已经全部参加反应，剩余固体就是铜，所以铜的质量分数为$\frac{4.2g}{8.0g}$×100%=52.5%．
（2）若参加反应的金属为R，则R与稀硫酸反应的化学方程式R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑
（3）设该金属的相对分子质量为X，该金属为M． 
以第一次加入35g硫酸为例，纯硫酸的质量是35.0g×14.0%=4.9g．
 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
 X     98
1.2g   4.9g
则$\frac{X}{98}=\frac{1.2g}{4.9g}$，
（4）设该金属的相对分子质量为X，该金属为M． 以第一次加入35g硫酸为例，纯硫酸的质量是35g×14%=4.9g．
 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
 X  98
1.2g   4.9g
则$\frac{X}{98}=\frac{1.2g}{4.9g}$，解得x=24，
根据相对原子质量表，则该金属为Mg．
根据“第三次加入硫酸充分反应后的溶液蒸发掉8.3g水，且无晶体析出”，则稀硫酸的质量为35.0×3=105g，参加反应的金属质量为8.0g-4.4g=3.6g．
设生成的MgSO₄的质量为Y，H₂的质量为Z．
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24         120    2
3.6g        Y     Z
则$\frac{24}{3.6g}=\frac{120}{Y}=\frac{2}{Z}$，解得Y=18.0g，Z=0.3g
第三次加入硫酸以后，总共加入硫酸的质量是35g×3=105g．
∴溶液的质量是105g+3.6g-0.3g-8.3g=100.0g．
∴溶质MgS0₄的质量分数=$\frac{18.0g}{100.0g}$×100%=18.0%．
故答案为：
（1）52.5%；（2）R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑；（3）$\frac{X}{98}=\frac{1.2g}{4.9g}$；（4）18.0%；

点评 根据质量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反应后所得溶液的质量=参加反应金属的质量+三次所加稀硫酸的质量-反应放出氢气的质量；利用根据守恒定律化复杂的溶液计算为简便明了．