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利用表格数据分析合金组成的中考计算题解析


三、对合金中金属种类的确定

某合金可能由铜与镁、锌中的一种组成,现欲测 定其组成,进行如下实验:取该合金样品 10.0g 放入烧杯中, 然后将 56. 溶质质量分数为 14. 0g 0% 的稀硫酸平均分四次依次加入该烧杯中,每次均充 分.实验数据记录如下表: 编号 加入硫酸的质量/g 剩余固体的质量/g 1 14 8.7 2 14 3 14 4 14 。

r />
7.4 6.1 6.0

试求:(1)该合金中铜的质量分数是 (2)该合金除铜外,另一种金属是什么呢?

(3)第三次加入硫酸充分反应后,所得溶液中溶质 的质量分数是多少? (写出计算过程,精确到 0. 1%) 【解析】铜不与稀硫酸反应,根据表格中的数据, 每次加入的硫酸的质量均为 14g,实验 1,2,3 中 剩余固体质量均比上一次减少 1.3g,第 4 次实验 中剩余固体的质量比第 3 次减少 6.1g - 6.0g = 0.1g,说明在第 4 次实验中硫酸是过量的,金属完 全反应,只剩下铜,则铜的质量为 6.0g,其质量 分数为:6.0g/10.0g×100% =60.0%。欲判断 M 金属是何种金属,计算步骤如下:

解:设 M 金属的相对原子质量为 x M X 10.0 g-6.1 g + H2SO4 = 98 42.0g×14.0% MSO4 + H 2↑

x:98=(10.0g-6.1g):42.0g×14.0% 得:x=65 所以 M 是锌,即合金中另一种金属为锌。 第 3 次中硫酸完全反应,可设第三次实验所生成 硫酸锌质量为 y,生成氢气质量为 z Zn 98 42.0g×14.0% + H2SO4 = ZnSO4 161 y z 42. 0g×14. 0%: + H2 ↑ 2

98: 161=42. 0g×14. 0%: y 2 = 42.0g×14.0%:z y=9.66g

z=0.12g

所以反应后,硫酸锌的质量分数为 9.66g÷ (42g+3.9g-0.12g)×100%=21.1%

在烧杯中加入 2.14g 久置的铝箔,再滴加稀硫酸, 放出气体的质量与所加稀 放出气体的质量/g 硫酸质量的关系如右图所 示。请回答下列问题: (1) 产生氢气 g,刚开 0.2 始滴加稀硫酸没有氢气放 出的原因是 (2)所滴加的稀硫酸中溶 0 107.8 质的质量分数。 9.8 滴入稀硫酸的质量/g (3) 铝箔中铝元素的质量。 答案: (1)0.2g 铝箔表面有氧化铝,开始时稀 硫酸与氧化铝反应 ⑵与铝反应的稀硫酸的质量为 107.8g-9.8g=98g, 设铝箔中金属铝的质量为 x,与其反应的稀硫酸中 溶质的质量为 y

2Al+3H2SO4=======Al2(SO4)3+3H2↑
54 294 6 x y 0.2g 54:6=x: 0.2g x=1.8g 294:6=y: 0.2g y=9.8g 所滴加的稀硫酸中溶质的质量分数为:9.8g/98g 100%===10% (3)氧化铝的质量为:2.14g--1.8g==0.34g 氧化铝中铝元素质量为: 0.34g.54/102 .100%==0.18g 铝箔中铝元素的质量:0.18g+1.8g=1.98 g

7.某元素的离子结构示意图为: 下列说法正确的是 A.该元素属于金属元素 B.该离子为阳离子 C.该元素的原子核电荷数为 10 D.该元素的原子在化学反应中易得电子 8.乙烯利(化学式为 C2H6ClO3P)是一种优质高效植 物生长调节剂,具有促进果实成熟等效应。下列有 关乙烯利的说法正确的是 A.乙烯利是一种氧化物 B.每个乙烯利分子中含有 13 个原子 C.乙烯利中氢元素的质量分数为 46.2% D.乙烯利中碳、氢、氯、氧、磷五种元素的质量比 为 2:6:1:3:1 9.下列化学用语与含义相符的是 A. 3H2:3 个氢原子 B. Fe2+:1 个铁离子带 2 个单位正电荷 C. P2O5:五氧化二磷中磷元素的化合价为+5 价 D.H2O:1 个水分子由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成 10.“化学就在身边” 。回答下列问题: (1)食醋(含有醋酸)______(填“能”或“不能”)用铁 制品来盛放。 (2)广东人喜欢喝汤,在煲汤时,加入少量食醋可使 骨头中难溶于水的磷酸钙转化为可溶性钙盐,则在

汤水中钙元素以______(填“分子”或“离子”)形 式存在。 (4)要用木柴烧火做饭,从燃烧的三个条件来看, 除木柴和空气外, 还要具备的条件是: ____________ 12.类推法就是根据两个对象之间在某些方面相同 或相似的特点,推出其它方面也可能相同或相似结 论的方法。这种方法具有“触类旁通”的特点,应 用在解决化学问题的过程中具有广泛意义。请你运 用这种思维方法,回答下列问题: (1)+6、+4 是硫元素常见的化合价,相应的钠盐有 Na2SO4 和 Na2SO3;以此类推,+5、+3 是氮元素常 见的化合价, 相应的钠盐有 NaNO3 和__________(填 化学式)。 (2)某同学根据教材中一个类似的反应,类推出如下 反应:SO3+Ca(OH)2=Na2SO4+H2O,则这个类似反 应是_________________________(填化学方程式)。 (3)在金属活动性顺序表中,K 与 Na 相邻,K 与 Na 的化学性质也相似。已知金属 K 投入 CuSO4 溶液 中,先发生如下反应:2K+2H2O=2KOH+H2↑后发 生如下反应 2KOH+CuSO4=K2SO4+Cu(OH)2↓;则 金属 Na 投入 CuSO4 溶液中发生反应的化学方程式 为______________________________________。 (4)某同学将含碳元素的不同物质按一定的分类标 准进行整理,得到如下的物质关系:

C→CO2→H2CO3→Na2CO3。请你参照他的分类标 准,完成含钙元素的不同物质关系: ___ →_ ____ →__________→__________。 13.煤、石油、天然气是我国最主要的化石燃料,它 们都是不可再生能源,故如何高效使用化石燃料以 及开发新能源是我国当前重要的研究课题。 (1)煤燃烧时产生的______(填化学式)是形成酸雨的 主要气体之一。 (2)将石油加热炼制,可以得到不同产品,其中供汽 车作燃料的有柴油和______。 (3)天然气除用作燃料外,还用于制造合成气(CO 和 H2 的混合气)等化工原料。 ①甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为________ ②桌面有一瓶合成气,某同学用微观 示意图模拟它的组成, 部分图示如右。 试用粒子的观点分析,他的图示 ______(填“合理”或“不合理”), 理由是_________________________ ③氢气是一种新能源,但目前作为燃料还不能广泛 应用,其原因之一是氢气______________。 分析、归纳、总结是学习化学的有效方法。(2)在 2CuO+C 2Cu+CO2 与 CuO+CO Cu+CO2 两个反应中,C 和 CO 都是将 CuO 还原 为 Cu 的物质,故在该反应中作还原剂。

①分析并归纳上述两个反应中的还原剂的化合价变 化规律: ___________________________________________。 ②根据你的规律, 判断反应:Fe+H2SO4=FeSO4+H2 ↑中的还原剂是___。 不能 (2)离子 (3)中和(或复分解) (4)达到燃烧 所需的最低温度(或温度达到木柴着火点) 12.(8 分)(1)NaNO2(2 分) (2)2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O(或 Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O)(2 分) (3)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑(2 分) 2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4(2 分)【或 2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑(4 分)】 四、简答题(本题有 2 小题,共 20 分) 13.(10 分)(1)SO2(或 NO2) (2)汽油 (3)① CH4+2O2 CO2+2H2O ②不合理(1 分) CO 分子 和 H2 分子在不断运动, 故两种粒子排列是不规则的 ③制取成本高(或贮存困难)(1 分)(除标明外, 其余每 空 2 分)
铝箔中铝元素的质量分数:(0.18g+1.8g)/2.14g 利用表格数据分析合金组成的中考计算题解析 .100%=== 92.52%

有关合金成分判断的计算试题在中考中多有出现,其中,以实验数据测定为情境的表格分 析题,综合性强,难度较大。在该类试题中,往往糅合了对金属性质的考查,有关溶液计算的 考查,有关化学方程式计的考查算等多方面化学知识。解答这样的试题,需要学生有很强的数 据分析能力,逻辑推理能力。在解题过程中,使学生认识和体验数据分析和定量计算在化学中 的作用和意义。

面对此类试题,学生往往无从下手,不知所措,主要的问题体现在学生对反应原理不够清 楚,不会用简单的计算方法分析表格中的数据,不能正确解读表格中数据所包含的信息。笔者 遴选 2010 年各地中考试题中的几个相关试题,加以归类并简要分析,希望能帮助学生有效的 解答类似试题。 一、对铜锌合金组成的分析 【例题 1】2010 湖南娄底中考第 31 题 Cu 与 Zn 的合金称为黄铜,有优良的导热性和耐腐蚀性,可用作各种仪器零件。某化学兴 趣小组的同学为了测定某黄铜的组成,取 20g 该黄铜样品于烧杯中,向其中分 5 次加入相同溶 质质量分数的稀硫酸,使之充分反应。每次所用稀硫酸的质量及剩余固体的质量记录于下表:

第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 试回答下列问题:

加入稀硫酸的质量 (g) 20 20 20 20 20

充分反应后剩余固体的质量 (g) 17.4 14.8 12.2 12.0 m

(1)上述表格中 m 的值为 (2)黄铜样品中锌的质量分数为

; ; 。

(3)所用稀硫酸中硫酸的质量分数是多少?

【解析】根据金属活动性,黄铜中只有锌能与稀硫酸发生反应,铜不和稀硫酸反应。表格 中的数据显示,共进行 5 次实验,每次所使用的稀硫酸均为 20g,黄铜样品的质量为 20g,在 第一、 三次实验中, 二、 每加 20g 稀硫酸, 固体质量均减少 2. 6g,说明 20g 溶液中的硫酸与 2. 6g 锌恰好完全反应。当第四次加入 20g 稀硫酸时,若硫酸反应完全,固体也应减少 2.6g,但实 际减少的为 12.2g-12.0g=0.2g,小于 2.6g,说明硫酸过量,样品中的锌已经完全反应,剩 余的固体应为铜,且质量为 12.0g。则第五次再加入硫酸时,剩余固体只有铜,质量不会减 少, 所以 m=12. 0g。 样品中锌的质量为 20g - 12. = 8. 0g 0g。 则锌的质量分数为: 0g/20. 8. 0g ×100% = 40%。若要计算所用稀硫酸的质量,则取用的硫酸中的溶质应完全反应,根据对上述 表格数据的分析,在第一、二、三次实验中硫酸完全反应,可用于计算。如下述过程所示: 解:设所用稀硫酸中硫酸的质量分数为 x,据题意得: Zn 65 + H2SO4 98 = ZnSO4 + H2↑

20g-17.4g

20g×x

65/2.6g = 98/(20g×x) x=19.6% 答:所用稀硫酸中溶质的质量分数为 19.6%。 【参考答案】(1)12.0(或 12) 【例题 2】2010 浙江宁波中考第 37 题 为了测定某种黄铜(铜和锌的合金)的组成,取该黄铜样品碎屑 100g,把 400g 稀硫酸分 4 次加入到该样品中,测得数据记录如下表: 第1次 100 87 第2次 100 74 第3次 100 67.5 。 第4次 100 67.5 (2)40% (3)19.6%

加人稀硫酸质量(g) 剩余固体质量(g)

(1)第 2 次测得剩余固体质量为 74g,其成分为 A.铜 B.锌 C.铜和锌

(2)该黄铜样品中铜和锌的质量比 m 铜:m 锌:



(3)计算所用稀硫酸的溶质质量分数,并画出反应生成的氢气质量与加入稀硫酸质量的关 系图。

【解析】根据表格数据,每次使用稀硫酸的质量相同,由第 1、2 组数据分析,每加 100g 稀硫酸,固体质量减少 13g,当第 3 次加入稀硫酸时,固体减少了 74g – 67.5g = 6.5g, 小于 13g,说明在第 2 次加入硫酸剩余的固体中还含有锌,铜不和稀硫酸反应,并且在第 3 次 实验中稀硫酸是过量的, 金属锌已经完全反应, 剩余铜的的质量为 67. 5g,则锌的质量为 100. 0g – 67.5g = 32.5g, m 铜:m 锌为 67.5:32.5 = 27:13。第 1、2 次实验中硫酸完全反应,可 用于计算稀硫酸的溶质质量分数。 解:设参加反应的 H2SO4 的质量为 x 反应的锌的质量为 100 g–87 g = 13 g Zn 65 13g + H2SO4 98 x = ZnSO4 + H2↑

65/98 = 13g/x,

x=19.6 g 19.6 g/100 g×100% =19.6% 答:所用稀硫酸中溶质质量分数为 19.6% 根据数据可得每反应 13 g 锌消耗 100 g 稀硫酸,则合金中共 32.5 g 锌,完全反应共消 耗稀硫酸 250 g,并最多生成氢气 1.0 g,可据此绘图(如图示)。 【参考答案】(1)C (2)27:13 (3)19.6% 二、对铁碳合金组成的分析 【例题 3】2010 四川乐山中考第 47 题 生铁是铁和碳的合金。为测定某炼铁厂生产的生铁样品中铁的质量分数,化学兴趣小组的 同学称得该生铁样品 6.0g,放入烧杯中,向其中加入 65.0g 稀硫酸,恰好完全反应(假设 杂质不参与反应)。测得的实验数据如下: 反应前 烧杯及其中物质的质量 97.0g 反应后 96.8g

请你完成有关计算(结果保留一位小数): (1)反应放出的氢气是多少? (2)生铁样品的质量分数是多少? (3)反应后所得溶液中溶质的质量分数是多少? 【解析】反应加入物质的总质量为 97.0g,铁与稀硫酸反应生氢气使得物质质量减少,则 反应生成的氢气质量=97g—96.8g=0.2g。再根据化学方程式,计算样品中铁的质量和反应后 硫酸亚铁的质量。过程如下: 解:设生铁中铁的质量为 x,生成硫酸亚铁质量为 y,则 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 56 x 152 y 2 0.2g

x=0.2g×56/2=5.6g y=0.2g×152/2=15.2g Fe%=5.6g/6g×100%=93.3%

反应后溶液的总质量为 65.0g + 5.6g -0.2g = 70.4g 则: FeSO4%=15.2g/70.4g×100% = 21.6% 【参考答案】(1)0.2g (2)93.3% (3)21.6%

根据以上分析, 对于此类试题的解答, 一是要掌握反应原理, 熟练应用金属的活动性顺序, 正确判断可能发生的反应。二是提高数据分析能力,要会比较相同的数据,体会相同数据代表 的意义;要会比较相邻的数据,特别是相邻数据差异的原因要弄清。第三,在解题过程中还要 关注解题格式规范,不能随心所欲,要细致书写,力求准确完整。


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