题目内容
现有铜与金属镁、铁、锌中的一种组成的混合物，现欲测定其组成．（查阅资料）镁、铁、锌皆能与稀硫酸发生置换反应，且生成+2价的可溶性金属化合物和氢气．
（实验步骤及数据）取该混合物粉末8.0g放入烧杯中，将140.0g 溶质的质量分数为14.0%的稀硫酸平均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图：
通过计算（写出计算过程），求：
（1）该混合物粉末中铜的质量分数？
（2）第三次加入硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是多少？
分析：由前三次所加稀硫酸后固体剩余物的质量可得出，每次加入稀硫酸充分反应后固体质量减少1.2g，而第4次加入等量稀硫酸充分反应后固体质量只减少4.4g-4.2g=0.2g小于1.2g，说明固体中能与稀硫酸反应的金属已完全反应，剩余的全部为不能与硫酸反应的金属铜；
根据金属与酸反应的化学方程式，由消耗金属与硫酸的质量，计算出金属的相对原子质量并判断金属元素；再利用硫酸的质量计算生成的硫酸盐的质量及反应放出氢气的质量；最后利用所得溶液中溶质的质量分数=
×100%，计算出溶液的质量分数；其中反应后溶液质量可利用质量守恒定律求出．
根据金属与酸反应的化学方程式，由消耗金属与硫酸的质量，计算出金属的相对原子质量并判断金属元素；再利用硫酸的质量计算生成的硫酸盐的质量及反应放出氢气的质量；最后利用所得溶液中溶质的质量分数=
| 生成的硫酸盐的质量 |
| 反应后溶液的质量 |
解答：解：（1）混合物中Cu的质量分数=
×100%=52.5%
（2）设M金属单质的相对原子质量为X，所得溶液中MSO4的质量为y，生成H2的质量为z
第3次加入稀硫酸充分反应后，前三次共消耗金属的质量=8.0g-4.4g=3.6g，
前三次共消耗硫酸的质量=
×3×14%=14.7g
M+H2SO4═MSO4+H2↑（1分）
X 98 X+96 2
3.6g 14.7g y z
=
X=24，可判断该金属是镁；
=
y=18g
=
z=0.3g
MSO4溶液的质量分数为
×100%≈16.6%
答：该混合物粉末中铜的质量分数是52.5%；第三次加入硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是16.6%．
| 4.2g |
| 8g |
（2）设M金属单质的相对原子质量为X，所得溶液中MSO4的质量为y，生成H2的质量为z
第3次加入稀硫酸充分反应后，前三次共消耗金属的质量=8.0g-4.4g=3.6g，
前三次共消耗硫酸的质量=
| 140.0g |
| 4 |
M+H2SO4═MSO4+H2↑（1分）
X 98 X+96 2
3.6g 14.7g y z
| X |
| 3.6g |
| 98 |
| 14.7g |
| 98 |
| 14.7g |
| X+96 |
| y |
| 98 |
| 14.7g |
| 2 |
| z |
MSO4溶液的质量分数为
| 18g |
| 105g+3.6g-0.3g |
答：该混合物粉末中铜的质量分数是52.5%；第三次加入硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是16.6%．
点评：反应后所得溶液的质量可根据质量守恒定律进行计算，反应后溶液的质量=前三次所加稀硫酸的质量+前三次反应消耗金属的质量-反应放出氢气的质量．
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