Question

現有銅與另一種金屬R的混合物粉末，另一種金屬R可能是鎂、鐵、鋅中的一種．現測定其組成，取該混合物粉末16.0g放入燒杯中，將140.0g 14.0%的稀硫酸分四次加入該燒杯中，充分反應后，測得剩余固體數據記錄：

次數	1	2	3	4
加入稀硫酸的質量/g	35.0	35.0	35.0	35.0
剩余固體的質量/g	12.75	9.5	6.25	5.6

通過計算（寫出計算過程，計算結果保留1位小數），求：
（1）該混合物粉末中另一金屬R為何種金屬？
（2）第三次加入稀硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數是多少？

Answer 1

解：（1）根據實驗數據，第一次反應中，35g稀硫酸反應完全，其中溶質H₂SO₄的質量=35g×14.0%=4.9g，消耗金屬的質量=16.0g-12.75g=3.25g；
設R的相對原子質量為x
R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑
x 98
3.25g 4.9g
x=65
Zn的相對原子質量為65，故金屬R為Zn
（2）第三次反應中，H₂SO₄反應完全，前三次共消耗H₂SO₄的質量=35g×3×14.0%=14.7g
設Zn與H₂SO₄反應后生成ZnSO₄質量為a，生成的H₂質量為b
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
98 161 2
14.7g a b
= a=24.15g
= b=0.3g
溶液中ZnSO₄的質量分數=×100%=21.1%
答：（1）該混合物粉末中另一金屬R為金屬鋅；
（2）第三次加入稀硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數是21.1%．
分析：（1）根據所記錄的實驗數據可知，第一次加入35.0g稀硫酸完全反應消耗金屬的質量為16.0g-12.75g=3.25g；根據可能含有的三種金屬在反應中都呈+2價的特點，可假設出反應的化學方程式為R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑； 根據反應的化學方程式，由完全反應時消耗硫酸及金屬的質量計算出金屬的相對原子質量，利用金屬的相對原子質量判斷金屬R為何種金屬；
（2）第三次反應中，H₂SO₄反應完全，由前三次加入稀硫酸中H₂SO₄的質量，根據反應的化學方程式計算出所得溶液中溶質的質量，再利用質量守恒定律，求出所得溶液的質量，由溶液中溶質質量分數計算公式，計算出第三次加入稀硫酸充分反應后所得溶液中溶質的質量分數．
點評：實驗數據的處理：利用每次加入稀硫酸前后固體質量差即反應消耗金屬的質量的關系，可判斷加入稀硫酸的反應情況．