利用表格数据分析合金组成的中考计算题解析
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：
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加入稀硫酸的质量（g）
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充分反应后剩余固体的质量（g）
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第1次
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20
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17．4
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第2次
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20
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14．8
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第3次
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20
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12．2
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第4次
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20
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12．0
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第5次
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20
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m
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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：
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第1次
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第2次
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第3次
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第4次
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加人稀硫酸质量(g)
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100
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100
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100
|
100
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剩余固体质量(g)
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87
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74
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67．5
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67．5
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(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 gZn + 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：
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反应前
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反应后
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烧杯及其中物质的质量
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97．0g
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96．8g
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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:
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编号
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1
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2
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3
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4
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加入硫酸的质量/g
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14
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14
|
14
|
14
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剩余固体的质量/g
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8．7
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7．4
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6．1
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6．0
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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。
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