利用表格数据分析合金组成的中考计算题解析

利用表格数据分析合金组成的中考计算题解析

　　作者：学科专家 　发布时间：2011-05-24

江苏南京江宁桃红中学　耿龙荣                 来源：人教网

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：

 

	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	20	17．4
第2次	20	14．8
第3次	20	12．2
第4次	20	12．0
第5次	20	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     +         H₂SO₄  =   ZnSO₄  +   H₂↑ 

65                98 

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）    （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	第2次	第3次	第4次
加人稀硫酸质量(g)	100	100	100	100
剩余固体质量(g)	87	74	67．5	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、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   +   H₂SO₄  =   ZnSO₄  +   H₂↑ 

 65        98 

13g        x

 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	反应后
烧杯及其中物质的质量	97．0g	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          152    2 

x            y    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:

编号	1	2	3	4
加入硫酸的质量/g	14	14	14	14
剩余固体的质量/g	8．7	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?（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    +   H₂SO₄   =   MSO₄    +  H₂↑ 

x         98 

10.0 g-6.1 g    42．0g×14．0％

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   +   H₂SO₄   =    ZnSO₄    +     H₂↑ 

98                  161             2 

42．0g×14．0％      y             z

98：161=42．0g×14．0％：y     42．0g×14．0％：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％

 【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。