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利用表格数据分析合金组成的中考计算题训练

时间:2012-08-23


利用表格数据分析合金组成的中考计算题 训练
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, 20g 该黄铜样品于烧杯中, 取 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: 加入稀硫酸的质量(g) 充分反应后剩余固体的质量(g) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 20 20 20 20 20 17.4 14.8 12.2 12.0 m

试回答下列问题: (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、二、三次实验中,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 - 12.0g = 8.0g。则锌的 质量分数为:8.0g/20.0g×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 20g-17.4g + H2SO4 = 98 20g×x ZnSO4 + H2↑

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) (2) 40% (3)19. 6%

【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 加人稀硫酸质量(g) 剩余固体质量(g) 100 87 第2次 100 74 第3次 100 67.5 。 第4次 100 67.5

(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、 组数据分析, 2 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%

三、对合金中金属种类的确定 【例题 4】2010 广东茂名中考第 19 题 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 56.0g 溶质质量分数为 14.0%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: 1 2 编号 加入硫酸的质量/g 剩余固体的质量/g 试求: (1)该合金中铜的质量分数是 。 14 8.7 14 7.4 3 14 6.1 4 14 6.0

(2)该合金除铜外,另一种金属是什么呢?(写出过程) (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 + H2SO4 = 98 42.0g×14.0% MSO4 + H2↑

10.0 g-6.1 g

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%:2 = 42.0g×14.0%:z + H2↑ 2

98:161=42.0g×14.0%:y 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% 【参考答案】(1)60.0%,(2)M 是锌,(3)21.1% 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。