Question

3．實驗室開放日，都是給某化學興趣小組一包氧化銅和銅的混合物樣品，要求興趣小組測試樣品中氧化銅的質量分數．同學們稱取5g樣品于燒杯中，再把20g稀硫酸平均分四次加入燒杯中并進行攪拌，讓其充分反應．有關實驗數據記錄如下：

實驗次數	第1次	第2次	第3次	第4次
加入的稀硫酸的質量/g	5	5	5	5
燒杯中剩余固體的質量/g	4.2	3.4	3.0	3.0

求：
（1）樣品中銅的質量為3.0g；    
 （2）樣品中氧化銅的質量分數；
（3）所用稀硫酸的溶質質量分數．

Answer 1

分析 向氧化銅和銅的混合物樣品中加入稀硫酸，氧化銅與硫酸發(fā)生反應生成硫酸銅和水而銅不能與硫酸反應，因此隨稀硫酸的加入固體粉末質量減少即由于氧化銅逐漸溶解于稀硫酸的結果．因此，由反應記錄數據分析剩余固體質量可判斷出混合物中銅的質量、氧化銅的質量，從而利用反應的化學方程式計算出與氧化銅完全反應的稀硫酸中硫酸的質量，解決所用稀硫酸的溶質質量分數．

解答 解：（1）由于氧化銅能與硫酸反應逐漸溶解而銅不能與硫酸反應，因此可判斷第4次加入稀硫酸固體質量不再減少，此時固體全部為不能與硫酸反應的銅；即樣品中銅的質量為3.0g；
（2）樣品中氧化銅的質量分數=$\frac{5.0g-3.0g}{5.0g}$×100%=40%
（3）由于第一次所加入稀硫酸中的硫酸完全反應，因此設此時所加入的5g稀硫酸中溶質硫酸的質量為x
H₂SO₄+CuO═CuSO₄+H₂O
98          80
x   （5-4.2）g=0.8g
$\frac{98}{x}=\frac{80}{0.8g}$
  x=0.98g
所用稀硫酸的質量分數=$\frac{0.98g}{5g}$×100%=19.6%
答：（1）樣品中銅的質量為3.0g．
（2）樣品中氧化銅的質量分數為40%；
（3）所用稀硫酸的溶質質量分數為19.6%．

點評 根據混合物中兩物質的性質，分析反應中固體質量減少的原因，從而得到混合物組成成分的質量關系．