题目内容

现有Cu与另一种金属（可能是Mg、Fe、Zn中的一种）形成的粉末．现欲测定其组成，进行如下实验：取该粉末16g放入烧杯，将溶质质量分数为14%的稀硫酸280.0g分4次加入该烧杯中，充分反应后，测得剩余的固体质量数据记录如下：
次数 1 2 3 4
加入稀硫酸质量/g 70.0 70.0 70.0 70.0
剩余固体质量/g 13.6 11.2 8.8 8.4
计算（要求写出计算过程）：
（1）该粉末中Cu的质量分数．
（2）该粉末中另一种金属为何种金属．
（3）第3次加入稀硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数．

解：（1）该粉末中Cu的质量分数为 $\text{[math]}$
（2）设：另一种金属为M，其相对分子质量为x
分析表格中数据可知每70g稀硫酸与2.4g金属M恰好完全反应
M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
x 98
2.4g 70g×14%
$\text{[math]}$
x=24
该金属为镁
（3）第3次加入稀硫酸充分反应后，消耗金属镁的质量为7.2g．
设：此时生成MgSO₄的质量为y，生成 H₂的质量为z
M g+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24 120 2
7.2g y z $\text{[math]}$ y=36g $\text{[math]}$ z=0.6 g
则此时所得溶液中溶质质量分数为 $\text{[math]}$
答：（1）该粉末中Cu的质量分数为52.5%
（2）该粉末中另一种金属为镁
（3）第3次加入稀硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数为16.6%
分析：（1）混合物粉末中铜的质量分数= $\text{[math]}$ ×100%需要求出铜的质量；铜不能与酸发生置换反应，因此，当金属混合物粉末与足量稀硫酸完全反应后，剩余固体质量即为铜的质量；
（2）由于70克硫酸参加反应金属减少2.4克，由此可以求出第四次参加反应硫酸的质量，根据参加反应金属的质量与参加反应硫酸的质量计算金属的相对原子质量；根据相对原子质量判断金属元素；
（3）第三次加入硫酸充分反应后，由于金属有剩余因而所加稀硫酸完全反应，所得溶液为金属的硫酸盐溶液；根据反应的化学方程式则消耗金属的质量计算出反应生成硫酸盐的质量，所得质量与溶液的质量比即得溶液的质量分数；反应后所得溶液的质量由质量守恒定律进行求得．
点评：根据质量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反应后所得溶液的质量=参加反应金属的质量+三次所加稀硫酸的质量-反应放出氢气的质量；利用根据守恒定律化复杂的溶液计算为简便明了．