Question

3．我市锰矿资源丰富，MnO₂是一种无机功能材料，主要用于制造干电池．某校课外活动小组同学得到当地某粗MnO₂样品（主要含有杂质MnCO₃，其它杂质忽略不计），为了测定此样品中MnO₂的含量，把100g粗MnO₂样品放入烧杯中，将40g稀硫酸分4次加入与之充分反应，测得的数据如下表．

次数	1	2	3	4
加入稀硫酸的质量（g）	10	10	10	10
剩余固体质量（g）	94.25	88.5	82.75	78.2

（已知烧杯中发生的反应为：MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑）
请根据图表数据回答下列问题：
（1）样品中杂质的质量是多少？
（2）该样品中MnO₂的质量分数是多少？
（3）稀硫酸中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析 （1）二氧化锰与硫酸不反应，碳酸锰可以与硫酸反应；
（2）最后剩余固体质量为二氧化锰的质量，
（3）由实验数据可知，第一次实验中加入稀硫酸完全反应，消耗的碳酸锰的质量为100g-94.25g=5.75g，根据化学方程式进行计算．

解答 解：（1）二氧化锰与硫酸不反应，碳酸锰可以与硫酸反应，所以最后剩余固体质量为二氧化锰的质量；样品中杂质的质量是100g-78.2g=21.8g
（2）该样品中MnO₂的质量分数是$\frac{78.2g}{100g}×100%$=78.2%；
（3）第一次实验中加入稀硫酸完全反应，消耗的碳酸锰的质量为100g-94.25g=5.75g，
设消耗的硫酸为x
MnCO₃+H₂SO₄═MnSO₄+H₂O+CO₂↑
115           98
5.75g         x
$\frac{115}{5.75g}=\frac{98}{x}$
x=4.9g
稀硫酸中溶质的质量分数是$\frac{4.9g}{10g}×100%$=49%，
答：稀硫酸中溶质的质量分数是49%，
故答案为：（1）21.8g；（2）78.2%；（3）49%．

点评 本题主要考查含杂质物质的化学方程式的计算和溶质质量分数的计算，难度较大．