Question

现有铜与另一种金属R的混合物粉末，另一种金属R可能是镁、铁、锌中的一种．现测定其组成，取该混合物粉末16.0g放入烧杯中，将140.0g 14.0%的稀硫酸分四次加入该烧杯中，充分反应后，测得剩余固体数据记录：

次数	1	2	3	4
加入稀硫酸的质量/g	35.0	35.0	35.0	35.0
剩余固体的质量/g	12.75	9.5	6.25	5.6

通过计算（写出计算过程，计算结果保留1位小数），求：
（1）该混合物粉末中另一金属R为何种金属？
（2）第三次加入稀硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析：（1）根据所记录的实验数据可知，第一次加入35.0g稀硫酸完全反应消耗金属的质量为16.0g-12.75g=3.25g；根据可能含有的三种金属在反应中都呈+2价的特点，可假设出反应的化学方程式为R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑； 根据反应的化学方程式，由完全反应时消耗硫酸及金属的质量计算出金属的相对原子质量，利用金属的相对原子质量判断金属R为何种金属；
（2）第三次反应中，H₂SO₄反应完全，由前三次加入稀硫酸中H₂SO₄的质量，根据反应的化学方程式计算出所得溶液中溶质的质量，再利用质量守恒定律，求出所得溶液的质量，由溶液中溶质质量分数计算公式，计算出第三次加入稀硫酸充分反应后所得溶液中溶质的质量分数．

解答：解：（1）根据实验数据，第一次反应中，35g稀硫酸反应完全，其中溶质H₂SO₄的质量=35g×14.0%=4.9g，消耗金属的质量=16.0g-12.75g=3.25g；
设R的相对原子质量为x
R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑
x     98
3.25g 4.9g

x

3.25g

=

98

4.9g

  x=65
Zn的相对原子质量为65，故金属R为Zn
（2）第三次反应中，H₂SO₄反应完全，前三次共消耗H₂SO₄的质量=35g×3×14.0%=14.7g
设Zn与H₂SO₄反应后生成ZnSO₄质量为a，生成的H₂质量为b
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
    98    161   2
   14.7g   a    b

98

14.7g

=

161

a

   a=24.15g

98

14.7g

=

2

b

   b=0.3g
溶液中ZnSO₄的质量分数=

24.15g

105g+(16.0g-6.25g)-0.3g

×100%=21.1%
答：（1）该混合物粉末中另一金属R为金属锌；
（2）第三次加入稀硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是21.1%．

点评：实验数据的处理：利用每次加入稀硫酸前后固体质量差即反应消耗金属的质量的关系，可判断加入稀硫酸的反应情况．