Question

2．某样品为铜和氧化铜的混合物，为测定该样品中氧化铜的含量，取20克样品，分4次向其中加入稀硫酸与之充分反应．每次所用稀硫酸的质量与反应后剩余固体的质量见表：

序号	加入稀硫酸的质量/g	剩余固体的质量/g
1	100	16
2	100	12
3	100	8
4	100	8

求：（1）样品中氧化铜的质量分数．
（2）所用稀硫酸溶液的溶质质量分数．

Answer 1

分析 根据金属的活动性可知，氧化铜和铜的混合物中铜不能与稀盐酸发生反应，而氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液和水，因此随稀硫酸的加入固体质量减少的量为氧化铜的质量；
待固体物质反应完全后，所剩余固体的质量即为混合物中不参加反应的铜的质量；
根据实验记录的数据，第4次加入稀硫酸后剩余固体的质量不再变化，说明第4次所加入的稀硫酸并没和固体物质发生反应，即固体中氧化铜已完全反应，所剩余固体全部为铜；
根据反应的化学方程式，由参加反应的氧化铜的质量计算所加稀硫酸完全反应时硫酸的质量，利用此时稀硫酸中硫酸质量与溶液质量比求得所加稀硫酸中溶质的质量分数．

解答 解：（1）随着稀硫酸量的增加，混合物中氧化铜不断减少，剩余固体物质质量不断减小，当氧化铜完全反应后，剩余固体为铜不能继续与硫酸反应其质量不再改变；由第3次、第3次实验数据可知，此时所剩余固体全部为铜不再与所加入稀硫酸发生反应，因此固体质量不变，固体质量仍为8g；
样品中氧化铜的质量=20g-8g=12g；
故样品中氧化铜的质量分数为：$\frac{12g}{20g}×100%=60%$；
（2）根据实验数据，前三次实验中每加入100g稀硫酸，剩余固体质量减少4g，说明这三次实验时所加稀硫酸完全反应，每次消耗氧化铜的质量为4g；
设第一次实验所加稀硫酸中硫酸的质量为x．
CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
80    98
4g    x
则$\frac{80}{98}=\frac{4g}{x}$，解之得x=4.9g．
所加稀硫酸中溶质的质量分数=$\frac{4.9g}{100g}$×100%=4.9%
答：所加稀硫酸中溶质的质量分数为4.9%．
故答案为：（1）60%；（2）4.9%．

点评 根据固体混合物与所加稀硫酸反应情况，分析剩余固体质量变化的原因，由实验数据中固体质量的改变判断反应进行情况；结合反应的化学方程式，由参加反应氧化铜的质量计算参加反应硫酸的质量，使用稀硫酸完全反应时所加稀硫酸质量，求得所加稀硫酸的溶质质量分数．