Question

（3分）黃銅是由銅和鋅所組成的合金，用途廣泛。某興趣小組為探究黃銅合金的組成，取20.00 g粉末狀黃銅合金樣品，把60.00 g稀硫酸平均分成三等份，分三次加入樣品中，均有氣體產(chǎn)生，充分反應(yīng)后，過濾出固體，將其洗滌、干燥、稱量，得實驗數(shù)據(jù)如下：

	第一次	第二次	第三次
剩余固體的質(zhì)量／g	16.75	13.50	12.40

請計算：（要求寫出計算過程）
（1）該黃銅合金中，鋅元素的質(zhì)量分數(shù)。  
（2）第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量。  
（3）向三次實驗后所得混合溶液中滴加BaCl₂溶液，生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀。所得沉淀的質(zhì)量與BaCl₂溶液質(zhì)量的關(guān)系如右圖所示，求所用BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)。

Answer 1

（1）38%  （2）0.1 g    （3）15%

試題分析：（1）銅和鋅所組成的和金中，鋅和稀硫酸反應(yīng)，銅不和稀硫酸反應(yīng)；根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，前兩次，當每次加入20g稀硫酸時，固體質(zhì)量都減少20g-16.75g=3.25g，說明每次鋅都反應(yīng)掉3.25g，按此比例，那么第三次，應(yīng)該剩余固體質(zhì)量為13.50g-3.25g=10.25g，但由表格中第三次的數(shù)據(jù)可知，剩余固體質(zhì)量為12.40g，說明此時，鋅已完全反應(yīng)，剩余的固體為不反應(yīng)的銅。所以由表格可知銅的質(zhì)量為12.40g，則鋅的質(zhì)量=20.00g-12.40g=7.60g，則鋅元素的質(zhì)量分數(shù)= ×100%=×100%=38%；
（2）從表格中可知，第一次和第二次之間固體減少了的質(zhì)量即是與20g稀硫酸反應(yīng)的鋅的質(zhì)量，由此根據(jù)化學方程式中已知的反應(yīng)物的質(zhì)量，可求得生成的氣體的質(zhì)量。
由表格可知，第一次剩余固體16.75g，第二次為13.50g，說明第二次反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為16.75-13.50=3.25g；
設(shè)第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量為X，根據(jù)題意得：
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65              2            
3.25g           X
65：2 =3.25g：Xg   
解得：X=0.1g
（3）向第三次實驗后所得混合溶液中滴加BaCl₂溶液，生成不溶于水的BaSO₄白色沉淀，其實質(zhì)是鋇離子和硫酸根離子結(jié)合，生成硫酸鋇沉淀，而硫酸根離子來自于稀硫酸，故此沉淀相當于硫酸與氯化鋇反應(yīng)生成。故只要計算出硫酸的質(zhì)量就可以求出氯化鋇的質(zhì)量。
由于第一次和第二次反應(yīng)時，硫酸是完全反應(yīng)，可由此求出20g硫酸中的溶質(zhì)質(zhì)量。
設(shè)20g硫酸中的溶質(zhì)質(zhì)量為y
Zn  +  H₂SO₄ =  ZnSO₄ +  H₂↑
65       98
3.25g     y
65：98=3.25g：y
解得y=4.9g
則20g硫酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=×100%=24.5%
那么60.00g硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量=60.00×24.5%=14.7g
設(shè)與60.00g硫酸完全反應(yīng)，需要氯化鋇的質(zhì)量為z
H₂SO₄+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl
98     208
14.7g   z
98：208=14.7g：z
解得，z=31.2g
根據(jù)“所得沉淀的質(zhì)量與BaCl₂溶液質(zhì)量的關(guān)系圖所示”，所用的BaCl₂溶液的質(zhì)量為208克，則BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=×100%=15%
答：（1）該黃銅合金中，鋅元素的質(zhì)量分數(shù)38%；（2）第二次實驗中放出氣體的質(zhì)量0.1g；
（3）BaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)15%。
點評：本題考查了圖示和化學反應(yīng)相結(jié)合的通過化學方程式進行計算，問題難度逐漸較大；解答本題的關(guān)鍵是能夠從表格中找出數(shù)量關(guān)系，掌握反應(yīng)的情況；對學生讀圖和理解圖示的能力要求較高。