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 + H
2SO
4 = ZnSO
4 + H
2↑
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H
2SO
4的质量为
x 
反应的锌的质量为
100 g–87 g = 13 g Zn + H
2SO
4 = ZnSO
4 + H
2↑
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 + H
2SO
4 = FeSO
4 + H
2↑
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 + H
2SO
4 = MSO
4 + H
2↑
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 + H
2SO
4 = ZnSO
4 + H
2↑
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。
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