Question

将金属M的样品2.5g放入50g 19.6%的硫酸溶液中，恰好完全反应（样品中的杂质既不溶于硫酸，也不与其发生反应），生成硫酸盐．实验测知，此硫酸盐中硫、氧元素的质量分数之和为80%．试求：
（1）原金属样品中，金属M的质量分数；
（2）M的相对原子质量；
（3）反应所得的硫酸盐溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

考点：根据化学反应方程式的计算,有关溶质质量分数的简单计算

专题：溶质质量分数与化学方程式相结合的计算

分析：（1）在生成的硫酸盐中，硫、氧元素质量分数之和为80%，则金属M的质量分数为（1-80%）即20%，可以据此解答；
（2）根据金属元素可能的化合价逐一带入进行计算，然后完成解答即可；
（3）根据（2）的解答求出溶质的质量，然后结合溶质的质量分数的计算公式完成解答即可．

解答：解：（1）在生成的硫酸盐中，硫、氧元素质量分数之和为80%，则金属M的质量分数为1-80%=20%；硫酸盐中的硫、氧元素来自硫酸，故硫、氧元素的质量和为：
50g×19.6%×

96

98

×100%=9.6g
则样品中金属的质量分数为：9.6g×

20%

80%

÷2.5g×100%=96%  
（2）根据上述分析可以知道该硫酸盐的相对分子质量为：96÷80%=120，即M的相对原子质量为120-96=24；
讨论：①若金属在硫酸盐中呈+1价，则
2M+H₂SO₄═M₂SO₄+H₂↑
2Ar（M）     98
2.5g×96%  50g×19.6%    

2Ar(M)

2.5g×96%

=

98

50g×19.6%

A（M）=12（不合题意，舍去）．
②若金属在硫酸盐中呈+2价，
则 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
Ar（M）    98
2.5g×96%   50g×19.6%    

Ar(M)

2.5g×96%

=

98

50g×19.6%

A（M）=24．
③若金属在硫酸盐中呈+3价，
则2M+3H₂SO₄═M₂（SO₄）₃+3H₂↑
2Ar（M）    294
2.5g×96%  50g×19.6%

2Ar(M)

2.5g×96%

=

294

50g×19.6%

Ar（M）=36（不合题意，舍去）．
（3）由（2）的分析可以知道金属M的化合价为+2价
设完全反应后，生成硫酸盐的质量为x，生成氢气的质量为y，
则 M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑
24      　　120  2
2.5g×96%  　x 　 y

24

2.5g×96%

=

120

x

=

2

y

解得：x=12g，y═O．2g    
所得溶液中溶质的质量分数为：

12g

2.5g+50g-0.2g

×100%=23%
答：（1）原合金样品中，金属的质量分数为96%；
（2）金属的相对原子质量为24；
（3）完全反应后所得溶液中溶质的质量分数为23%．

点评：本题考查金属与酸反应的化学性质，并通过计算探讨金属在样品中所占的质量分数，需要列式计算．