Question

（3分）黄铜是由铜和锌所组成的合金，用途广泛。某兴趣小组为探究黄铜合金的组成，取20.00 g粉末状黄铜合金样品，把60.00 g稀硫酸平均分成三等份，分三次加入样品中，均有气体产生，充分反应后，过滤出固体，将其洗涤、干燥、称量，得实验数据如下：

	第一次	第二次	第三次
剩余固体的质量／g	16.75	13.50	12.40

请计算：（要求写出计算过程）

（1）该黄铜合金中，锌元素的质量分数。  

（2）第二次实验中放出气体的质量。 

（3）向三次实验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。所得沉淀的质量与BaCl₂溶液质量的关系如右图所示，求所用BaCl₂溶液的溶质质量分数。

Answer

（1）38%   （2）0.1 g     （3）15%

【解析】

试题分析：（1）铜和锌所组成的和金中，锌和稀硫酸反应，铜不和稀硫酸反应；根据表格中的数据可知，前两次，当每次加入20g稀硫酸时，固体质量都减少20g-16.75g=3.25g，说明每次锌都反应掉3.25g，按此比例，那么第三次，应该剩余固体质量为13.50g-3.25g=10.25g，但由表格中第三次的数据可知，剩余固体质量为12.40g，说明此时，锌已完全反应，剩余的固体为不反应的铜。所以由表格可知铜的质量为12.40g，则锌的质量=20.00g-12.40g=7.60g，则锌元素的质量分数= ×100%=×100%=38%；

（2）从表格中可知，第一次和第二次之间固体减少了的质量即是与20g稀硫酸反应的锌的质量，由此根据化学方程式中已知的反应物的质量，可求得生成的气体的质量。

由表格可知，第一次剩余固体16.75g，第二次为13.50g，说明第二次反应的锌的质量为16.75-13.50=3.25g；

设第二次实验中放出气体的质量为X，根据题意得：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

65               2            

3.25g            X

65：2 =3.25g：Xg   

解得：X=0.1g

 （3）向第三次实验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，其实质是钡离子和硫酸根离子结合，生成硫酸钡沉淀，而硫酸根离子来自于稀硫酸，故此沉淀相当于硫酸与氯化钡反应生成。故只要计算出硫酸的质量就可以求出氯化钡的质量。

由于第一次和第二次反应时，硫酸是完全反应，可由此求出20g硫酸中的溶质质量。

设20g硫酸中的溶质质量为y

Zn  +  H2SO4  =  ZnSO4  +  H2↑

65       98

3.25g     y

65：98=3.25g：y

解得y=4.9g

则20g硫酸的溶质的质量分数=×100%=24.5%

那么60.00g硫酸中溶质的质量=60.00×24.5%=14.7g

设与60.00g硫酸完全反应，需要氯化钡的质量为z

H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl

98     208

14.7g   z

98：208=14.7g：z

解得，z=31.2g

根据“所得沉淀的质量与BaCl2溶液质量的关系图所示”，所用的BaCl2溶液的质量为208克，则BaCl2溶液的溶质质量分数=×100%=15%

答：（1）该黄铜合金中，锌元素的质量分数38%；（2）第二次实验中放出气体的质量0.1g；

（3）BaCl2溶液的溶质质量分数15%。

考点：根据化学反应方程式的计算，有关溶质质量分数的简单计算