Question

3．某样品为铜和氧化铜的混合物，为测定样品中氧化铜的含量，甲、乙、丙、丁四位同学用此样品分别进行实验，测定的实验数据如表：

学生 物质质量	甲	乙	丙	丁
所取固体样品的质量（克）	30	25	20	20
加入硫酸溶液的质量（克）	100	100	100	120
反应后剩余固体的质量（克）	22	17	12	12

分析实验数据计算：
（1）样品中铜元素的质量分数是多少？
（2）硫酸溶液的溶质质量分数是多少？
（3）甲同学的实验充分反应后所得的溶液中溶质是硫酸铜，其溶质质量分数为多少？

Answer 1

分析 根据金属活动性铜活动性处于氢之后，不能与稀硫酸反应，因此铜和氧化铜的混合物加入稀硫酸，只有氧化铜与硫酸发生反应；分析表中数据找出恰好完全反应的实验数据进行计算．

解答 解：（1）由表中数据对比分析：丙中反应前固体是20g，反应后固体是12g，故反应的氧化铜质量为8g，由丁和丙对比，固体混合物相同，酸由100g增加到120g，反应掉的氧化铜仍为8g，说明20g混合物中只含8g氧化铜，氧化铜中铜元素的质量为8g×$\frac{64}{80}$=6.4g，含12g铜，则样品中铜元素的质量分数是$\frac{12g+6.4g}{20g}$×100%=92%．
（2）由乙丙对比固体混合物质量不同，酸相同，而反应掉的氧化铜相同都是8g，说明25g混合物中的氧化铜没有全部反应，即100g稀硫酸能与20g混合物中的8g氧化铜恰好完全反应．设与8g氧化铜反应的硫酸质量为x
，则
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80　　98
8g　　 x
$\frac{80}{98}$=$\frac{8g}{x}$，解得：x=9.8g，
硫酸溶液的溶质质量分数是：$\frac{9.8g}{100g}$×100%=9.8%．
（3）由甲丙对比固体混合物质量不同，酸相同，而反应掉的氧化铜相同都是8g，说明30g混合物中的氧化铜没有全部反应，酸不足，则甲同学的实验充分反应后所得的溶液中溶质是硫酸铜，设生成的硫酸铜的质量为y，则
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80　　            160
8g　　             y
$\frac{80}{160}$=$\frac{8g}{y}$，解得y=16g，
溶质质量分数为$\frac{16g}{30g+100g-22g}$×100%=14.8%；
故答案为：
（1）样品中铜元素的质量分数是92%；
（2）硫酸溶液的溶质质量分数是9.8%；
（3）甲同学的实验充分反应后所得的溶液中溶质是硫酸铜，其溶质质量分数为14.8%．

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