Question

5．实验室开放日，老师给某化学兴趣小组一包氧化铜的混合物样品，要求兴趣小组测定样品中氧化铜的质量分数．同学们称取5g样品于烧杯中，再把20g稀硫酸平均分四次加入到烧杯中并进行搅拌，让其充分反应．有关实验数据记录如下：

实验次数	第1次	第2次	第3次	第4次
加入的稀硫酸的质量/g	5	5	5	5
烧杯中剩余固体的质量/g	4.2	3.4	3.0	3.0

求：
（1）氧化铜中铜元素和氧元素的质量比为4：1．
（2）硫酸分子中各原子的个数比H：S：O=2：1：4．
（3）样品中铜的质量为3g．
（4）第4次反应后所得溶液中硫酸铜的质量分数．

Answer 1

分析 向氧化铜和铜的混合物样品中加入稀硫酸，氧化铜与硫酸发生反应生成硫酸铜和水而铜不能与硫酸反应，因此随稀硫酸的加入固体粉末质量减少即由于氧化铜逐渐溶解于稀硫酸的结果．因此，由反应记录数据分析剩余固体质量可判断出混合物中铜的质量、氧化铜的质量，从而利用反应的化学方程式计算出硫酸铜的质量，进而求反应后所得溶液中硫酸铜的质量分数．

解答 解：（1）氧化铜中铜元素和氧元素的质量比为：64：16=4：1；
（2）硫酸分子中各原子的个数比H：S：O=2：1：4；
（3）由于氧化铜能与硫酸反应逐渐溶解而铜不能与硫酸反应，因此可判断第4次加入稀硫酸固体质量不再减少，此时固体全部为不能与硫酸反应的铜；即样品中铜的质量为3.0g；
（4）设生成硫酸铜的质量为x
H₂SO₄+CuO═CuSO₄+H₂O
      80     160
     5g-3g=2g x
$\frac{80}{160}=\frac{2g}{x}$
x=4g
第4次反应后所得溶液中硫酸铜的质量分数：$\frac{4g}{2g+20g}×100%$=18.2%．
答：第4次反应后所得溶液中硫酸铜的质量分数为18.2%．

点评 根据混合物中两物质的性质，分析反应中固体质量减少的原因，从而得到混合物组成成分的质量关系