Question

为了测定黄铜（铜、锌合金）的组成，某研究性学习小组称取该样品10g放入烧杯中，将80g9.8%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	20.0	20.0	20.0	20.0
剩余固体的质量/g	8.7	7.4	6.1	5.8

试计算：
（1）样品中铜的质量分数是______；
（2）反应所消耗的硫酸溶液质量；
（3）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______．

Answer 1

解：（1）黄铜样品中铜的质量分数=×100%=58.0%；
故答案为：58.0%；
（2）参加反应锌的质量=10g-5.8g=4.2g
设共消耗的硫酸溶液质量为x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65 98
4.2g 9.8%x
x=64.6g
答：共消耗硫酸溶液的质量是64.6g；
（3）参加反应锌的质量=10g-6.1g=3.9g
设前三次反应生成硫酸锌的质量为y，放出氢气质量为z
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65 161 2
3.9g y z
y=9.66g
z=0.12g
所得溶液中溶质的质量分数=×100%≈15.1%
故答案为：15.1%．
分析：根据金属的活动性可知，黄铜中铜不能与稀硫酸发生反应，而锌可与稀硫酸放出氢气；随锌与稀硫酸发生反应，剩余固体质量不断减少；
（1）由第1次实验数据，加入20g稀硫酸固体质量减少1.3g，说明20g稀硫酸完全反应可消耗1.3g锌；
（2）对比后面的实验数据可发现，第4次加入20g稀硫酸时，固体质量只减少0.3g而非1.3g，可以说明此时黄铜中的锌已完全反应，则所剩余固体为不与稀硫酸反应的铜；根据反应的化学方程式，可由反应消耗锌的质量计算参加反应的稀硫酸的质量；
（3）前三次反应中稀硫酸都完全反应，所以，第三次加入硫酸充分反应后所得溶液为硫酸锌溶液；根据反应的化学方程式，由消耗硫酸的质量计算生成物硫酸锌的质量与所得溶液的比即溶液中溶质的质量分数．
点评：根据质量守恒定律，第三次实验后所得溶液质量=参加反应锌的质量+三次实验所加稀硫酸质量-放出氢气的质量．