Question

5．黄铜是由铜和锌所组成的合金，用途广泛．某兴趣小组为探究黄铜合金的组成，称取20.00g粉末状黄铜合金样品，把60.00g稀硫酸平均分成三等份，分三次加入样品中，均有气体产生，充分反应后过滤出固体，将其洗涤、干燥、称量，得实验数据如下：

	第一次	第二次	第三次
剩余固体的质量/g	16.75	13.50	12.40

请计算：（要求写出计算过程）
（1）20.00g合金中，锌元素的质量；
（2）第二次实验中放出气体的质量．
（3）向三次实验后所得混合溶液中滴加BaCl₂溶液，生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀．所得沉淀的质量与BaCl₂溶液质量的关系如图所示，求所用BaCl₂溶液的溶质质量分数．

Answer 1

分析 （1）要求锌的质量分数，已知合金的质量，因铜不与酸反应从表格可知混合物中铜的质量为12.40克，那么锌的质量可以计算出；
（2）要求第二次实验中放出气体的质量，从表格中可知第一次和第二次之间固体少了的质量即是减少的锌与硫酸反应生成的气体了，由此根据化学方程式已知反应物，可求得生成物气体的质量；
（3）根据“所得沉淀的质量与BaCl₂溶液质量的关系图所示”所用的BaCl₂溶液的质量为200克；因为滴加BaCl₂溶液要生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀，实质上是和稀硫酸中的硫酸根离子结合，所以只要计算出硫酸的质量就可以求出氯化钡的质量．

解答 解：（1）因为铜和锌所组成黄金中，铜不与稀硫酸反应，所以由表格可知铜的质量为12.40g，
则锌的质量=20.00-12.40=7.60g；
（2）由表格可知第一次剩余固体16.75g，第二次为13.50g，说明第二次反应的锌的质量为16.75-13.50=3.25g；
设第二次实验中放出气体的质量为x，l硫酸中溶质质量为y，根据题意得：
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65   98          2             
3.25g y         x
$\frac{65}{3.25g}=\frac{2}{x}$
解得：x=0.1g
 （3）根据“所得沉淀的质量与BaCl₂溶液质量的关系图所示”所用的BaCl₂溶液的质量为200克；因为滴加BaCl₂溶液要生成BaSO₄沉淀，实质上是与加入的60.00g稀硫酸反应所得．由（2）可求的20.00克硫酸参加反应的质量为y； $\frac{65}{3.25g}=\frac{98}{y}$解得：y=4.9g 
20.00克硫酸的溶质的质量分数=$\frac{4.9g}{20g}$×100%=24.5%
那么60.00克硫酸中溶质的质量=60.00g×24.5%=14.7g
设所用BaCl₂溶液的溶质质量为Z：
  又关系  H₂SO₄～BaCl₂  
            98      208
         14.7g     Z
$\frac{98}{14.7g}=\frac{208}{z}$
z═31.2g．
BaCl₂溶液的溶质质量分数=$\frac{31.2g}{208g}$×100%=15%
答：（1）该黄铜合金中，锌元素的质量为7.60g；
    （2）第二次实验中放出气体的质量0.1g；
    （3）BaCl₂溶液的溶质质量分数15%．

点评 本题考查了图示和化学反应相结合的通过化学方程式进行计算，问题难度逐渐较大；解答本题的关键是能够从表格中找出数量关系，掌握反应的情况；对学生读图和理解图示的能力要求较高．