Question

7．某黄铜仅由铜和锌组成，为测定黄铜中铜的质量分数，取样品10g，分四次向其中加入稀硫酸使之充分反应，实验数据记录如下表：

次数	第一次	第二次	第三次	第四次
加入稀硫酸的质量/g	10	10	10	10
剩余固体的质量/g	8.7	7.4	7	7

认真分析数据，回答下列问题：
（1）黄铜中铜的质量分数为70%；
（2）所用稀硫酸的溶质质量分数；
（3）恰好完全反应时，溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

分析 （1）由于锌能与稀硫酸反应而铜不与稀硫酸反应，因此当稀硫酸过量时所剩余固体全部为铜；根据实验记录数据可知，第四次所加入的稀硫酸并未发生发生，此时剩余固体为铜；根据铜和样品的质量即可计算黄铜中铜的质量分数；
（2）由于第一次实验中稀硫酸完全反应，因此可由实验数据中第一次中锌与稀硫酸的质量关系，判断样品中锌完全反应时消耗稀硫酸溶质的质量；利用稀硫酸溶质的质量和溶液的质量即可求得稀硫酸溶液中溶质的质量分数；
（3）由于第一次实验中稀硫酸完全反应，因此可由实验数据中第一次中锌与稀硫酸的质量关系，判断样品中锌完全反应时消耗稀硫酸的质量及生成硫酸锌、氢气的质量，利用这些物质的质量关系可完成恰好完全反应时溶液中溶质的质量分数的计算．

解答 解：（1）剩余固体质量为7g而不再减少，则样品中铜的质量为7g，黄铜中铜的质量分数=$\frac{7g}{10g}$×100%=70%；
故答案为：70%．
（2）设样品中锌完全反应时，参加反应的稀硫酸溶质的质量为x，
     Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
    65   98  
10g-8.7g  x    
$\frac{65}{10g-8.7g}=\frac{98}{x}$
解得：x=1.96g；
则稀硫酸溶液中溶质的质量分数=$\frac{1.96g}{10g}$×100%=19.6%；
答：所加入的稀硫酸的溶质质量分数19.6%
（3）设样品中锌完全反应时生成硫酸锌的质量为x，放出氢气质量为y
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65        161   2
10g-7g     x    y
$\frac{65}{10g-7g}=\frac{161}{x}=\frac{2}{y}$
x≈7.43g，
y≈0.09g
由第一次反应的数据，样品中锌完全反应时消耗稀硫酸的质量=$\frac{3g}{10g-8.7g}$×10g≈23.08g
则恰好完全反应时，溶液中溶质的质量分数=$\frac{7.43g}{（10g-7g）+23.08g-0.09g}$×100%≈28.6%
答：恰好完全反应时，溶液中溶质的质量分数为28.6%．

点评 根据质量守恒定律，恰好完全反应时所得溶液的质量=样品中锌的质量+恰好完全反应时消耗稀硫酸的质量-放出氢气的质量．