Question

10．現(xiàn)有銅與另一種金屬的混合物粉末，另一種金屬可能是鎂、鐵、鋅中的一種，現(xiàn)欲測定其組成．
【查閱資料】（1）鎂、鐵、鋅皆能與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，且生成+2價(jià)的可溶性金屬硫酸鹽和氫氣．
（2）相對原子質(zhì)量：Mg-24、Fe-56、Zn-65
【實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)】取該混合物粉末8.0g放入燒杯中，將140.0g 14.0%的稀硫酸分四次加入該燒杯中，充分反應(yīng)后，測得剩余固體質(zhì)量數(shù)據(jù)記錄如下：

次數(shù)	1	2	3	4
加入稀硫酸的質(zhì)量/g	35.0	35.0	35.0	35.0
剩余固體的質(zhì)量/g	6.821	5.6	4.4	4.2

通過計(jì)算（寫出計(jì)算過程），求：
（1）該混合物粉末中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？
（2）該混合物粉末中另一金屬為何種金屬？
（3）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）銅不能與酸發(fā)生置換反應(yīng)，因此，當(dāng)金屬混合物粉末與足量稀硫酸完全反應(yīng)后，剩余固體質(zhì)量即為銅的質(zhì)量；
（2）由于35克硫酸參加反應(yīng)金屬每減少1.2克，由此可以求出第四次參加反應(yīng)硫酸的質(zhì)量，根據(jù)參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量與參加反應(yīng)硫酸的質(zhì)量計(jì)算金屬的相對原子質(zhì)量；根據(jù)相對原子質(zhì)量判斷金屬元素；
（3）第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，由于金屬有剩余因而所加稀硫酸完全反應(yīng)，所得溶液為金屬的硫酸鹽溶液；根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式則消耗金屬的質(zhì)量計(jì)算出反應(yīng)生成硫酸鹽的質(zhì)量，所得質(zhì)量與溶液的質(zhì)量比即得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量由質(zhì)量守恒定律進(jìn)行求得．

解答 解：
（1）分析表格發(fā)現(xiàn)，前三次每加入35g硫酸，剩余固體的質(zhì)量就減少1.2g，但是第四次加入35g硫酸，剩余固體的質(zhì)量減少0.2g，說明另一種金屬已經(jīng)全部參加反應(yīng)，剩余固體就是銅，所以銅的質(zhì)量為4.2g．該混合物粉末中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{4.2g}{8g}$×1005=52.5%；
（2）設(shè)該金屬的相對分子質(zhì)量為X，該金屬為M． 
以第一次加入35g硫酸為例，純硫酸的質(zhì)量是35g×14%=4.9g．
 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
 x     98
1.2g   4.9g
$\frac{x}{1.2g}=\frac{98}{4.9g}$
∴解得x=24，
根據(jù)相對原子質(zhì)量表，則該金屬為Mg．
（3）設(shè)MgSO₄的質(zhì)量為y，H₂的質(zhì)量為z．
第三次加入硫酸以后，總共加入硫酸的質(zhì)量是35g×3=105g，則純硫酸的質(zhì)量是105g×14%═14.7gg．
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
     98   120   2
     14.7g  y    z
$\frac{98}{14.7g}=\frac{120}{y}=\frac{2}{z}$
y=18g
z=0.3g
MgSO₄溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{18g}{105g+3.6g-0.3g}$×100%≈16.6%
答：該混合物粉末中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是52.5%；該混合物粉末中另一金屬為金屬鎂；第三次加入硫酸充分反應(yīng)后，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是16.6%．

點(diǎn)評 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量=參加反應(yīng)金屬的質(zhì)量+三次所加稀硫酸的質(zhì)量-反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量；利用根據(jù)守恒定律化復(fù)雜的溶液計(jì)算為簡便明了．