【寒假培优】9 金属与物质转换（原卷+答案版）—2021届浙教版中考科学重难点专题集训

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金属及物质的转化
一、金属活动性
1.（2018·衢州）小柯为比较Mg，Fe，Cu三种金属的活动性顺序，进行了如图甲所示的实验。实验后把两试管中的物质倒入烧杯中（如图乙），发现烧杯内的红色固体明显增多，充分反应后过滤。滤液中含有的金属离子可能的组成有（    ）

①Mg2＋ ②Mg2＋和Fe2＋ ③Fe2＋和Cu2＋ ④Mg2＋、Fe2＋和Cu2＋
A.①②     B.①③     C.②④     D.③④
【答案】C
【解析】实验结束后可知，Mg的活动性强于Fe，Fe的活动性强于Cu，所以混合后镁离子不会参与反应，溶液中一定含有镁离子；而混合后溶液中的Cu明显增多，说明铁单质把铜离子置换出来， Fe+CuSO4=FeSO4+Cu ；所以溶液中一定存在亚铁离子、镁离子；而铜离子可能有，可能没有；故②④符合；
2.（2020·绍兴）兴趣小组按如图流程进行实验(每步均充分反应)，反应结束后，将烧杯内物质进行过滤，向滤渣中加入少量稀盐酸，无明显现象，下列说法不正确的是(    )

A.由实验可判断出铁、铜、锌的活动性顺序  B.两支试管混合后，固体总质量一定增加
C.滤渣中一定有Cu，一定没有Fe和Zn    D.滤液中的溶质一定有FeCl2、ZnCl2和CuCl2
【答案】D
【解析】利用金属活动性，可以比较金属在水中（而不是其他环境或干态）的还原性强弱与其对应的阳离子的氧化性强弱，预测水中一系列的置换反应的方向。
【解答】A、铁粉中加入氯化锌溶液，没有任何现象，说明铁的活动性比锌的活动性弱；铁粉中加入氯化铜溶液，有红色固定析出，说明铁的活动性比铜的强；所以三种金属的活动性由弱到强依次是铜铁锌；故A正确；
B、每56g铁可以置换64g铜，所以混合后溶液总质量减少，而固体总质量增加；故B正确；
C、铁粉能与氯化铜反应，所以滤渣中一定存在铜；向滤渣中加入稀盐酸没有任何现象，所以滤渣一定不存在铁和锌；故C正确；
D、铁粉与氯化铜反应，由于质量不能确定，所以无法确定氯化铜反应完全，故氯化铜可能存在；故D错误；

3.（2020·舟山）科学兴趣小组采用不同方案对金属活动性的强弱进行了研究。
甲同学：将镁带和铜粉分别在酒精灯的外焰上加热，观察现象。
乙同学：把铁制容器和铝制容器放在同一潮湿环境中，一段时间后观察容器表面的锈蚀情况。
……
实验后，同学们进行汇报和评价交流。
（1）甲同学根据________的实验现象，得出金属镁的活动性比铜强。
（2）乙同学观察到铁制容器表面有明显的锈蚀现象，面铝制容器表面无明显变化，据此他得出铁的活动性比铝强的结论。小组讨论后一致认为乙同学的方案设计不合理，他们的理由是：铝制容器表面无明显变化是因为________导致容器中的铝无法与氧气接触发生反应，因此不能用此方法比较铁与铝的活动性强弱。
【答案】（1）镁带燃烧而铜丝不能燃烧
（2）铝制容器表面有一层致密氧化膜
【解析】1、镁带在空气中点燃后即能燃烧，而铜丝只能变黑，所以可根据与氧气反应的现象判断两者金属活动性的强弱；
2、铝与铁在氧气中都会生锈，但两者的氧化物有区别，铝与氧气生成的氧化铝可形成一层致密的氧化铝保护膜阻止里面的铝进一步被氧化。而铁与氧气反应生成的氧化铁不能阻止里面的铁进一步被氧化。所以无法从锈蚀的情况判断活动性的强弱。
【解答】（1） 将镁带和铜粉分别在酒精灯的外焰上加热 ，镁带能剧烈燃烧，而铜会变黑，根据反应的剧烈程度可判断金属活动性强弱。所以可填： 镁带燃烧而铜丝不能燃烧 ；
（2）由铝和铁生锈时生成物质氧化铝和氧化铁的特点可知， 铝制容器表面无明显变化是因为 铝制容器表面有一层致密氧化膜 导致容器中的铝无法与氧气接触发生反应，因此不能用此方法比较铁与铝活动性强弱

4.（2020九上·杭州期中）学习金属后,同学们到实验室进行一系列实验.

（1）小金利用如图所示方案验证铁、铜、银的金属活动性顺序。溶液甲可以是________(写出一种即可)。
（2）小姜认为要完成验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，还可以选用下列的药品________(填序号)。
①Fe、CuSO4溶液、Ag          ②FeSO4溶液、Cu、Ag
③FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液   ④FeSO4溶液、CuSO4溶液、Ag
（3）小斌取用由两种元素组成的某合金6g与足量的稀硫酸充分反应后，生成0.2g氢气。下列说法不合理的是________(填字母代号)。
A．合金中的元素可能是Fe和Cu
B．所得溶液中的溶质可能是硫酸镁和硫酸
C．合金中的元素可能是Zn和Fe
D．所得溶液中的溶质可能是硫酸铝和硫酸
E．合金中的元素可能是Zn和Ag
F．所得溶液中的溶质可能是硫酸镁、硫酸铝和硫酸
【答案】（1）HCl (合理即可) （2）①③ （3）EF
【解析】（1）（2）根据验证金属活动性顺序可利用金属与酸或金属与盐溶液反应来完成分析；
（3）根据极值法计算的方法分析，先将合金质量当成纯金属，计算产生氢气质量，再由合金产生氢气质量与纯金属的对比，选择正确组合。
【解答】（1） 利用铜与硝酸银溶液能反应，可证明铜的活动性大于银，要验证铁、铜、银的金属活动性顺序，还需验证铁和铜的活动性，所以溶液甲可以为酸；
（2）①Fe能与CuSO4溶液反应，可证明铁的活动性大于铜，Ag不能与硫酸铜反应，可证明银的活动性小于铜，正确； ②铜和银都不能FeSO4溶液反应，无法证明铜和银的活动性，错误；③铜能FeSO4溶液反应，证明铜的活动性小于铁，Cu能与AgNO3溶液反应，证明铜的活动性大于银，正确；④银不能与FeSO4溶液和CuSO4溶液反应，无法证明铜和铁的活动性，错误；
故选 ①③ ；
（3）根据方程式Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑  Zn+H2SO4＝ZnSO4＋H2↑
       56       2    65       2
所以6克铁与硫酸反应产生氢气质量大于0.2克，6克锌与硫酸反应产生氢气质量小于0.2克，该合金6g与足量的稀硫酸充分反应后，生成0.2g氢气 ，同理6克镁或铝产生氢气质量也大于0.2克，则可以是铁和铜的组合或铁和锌的组合或镁或铝与银等组合，不可能是锌和银的组合，反应后溶液中溶质可能是硫酸镁和硫酸或硫酸铝和硫酸，但不可能是硫酸镁、硫酸铝和硫酸；故选EF。


二、金属与酸的反应
1.（2020·金华·丽水）取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中，再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的质量与有关量的变化关系图正确的是（    ）
A.  B.  C.  D.
【答案】C
【解析】分析各个选项中描述的反应过程，确定相关量的变化规律即可。
【解答】A.铜和稀硫酸不反应，因此随着稀硫酸质量的增大，铜片的质量保持不变，故A错误；
B.锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，因此锌的质量随稀硫酸质量的增大而减小，故B错误；
C.在锌没有完全反应前，氢气的质量随着稀硫酸的质量增大而增大；当锌粒完全反应后，氢气的质量保持不变，故C正确；
D.在锌完全反应前，生成硫酸锌的质量随稀硫酸质量的增大而增大。当锌完全反应后，硫酸锌的质量保持不变，故D错误。

2.（2020·余杭模拟）将质量均为20克的Mg、Fe、Zn三种金属分别放入质量和溶质质量分数均相同的三份稀硫酸中，反应完成后，生成氢气的质量关系不可能的是（    ）
A.   B.   C.   D.
【答案】D
【解析】根据三种金属与稀硫酸反应的化学方程式可以计算出生成氢气的量。题中没有具体告诉我们稀硫酸的量，所以可对稀硫酸的量进行讨论。
【解答】A、当三种金属都过量时，根据等量的稀硫酸计算得到氢气的质量，可得氢气质量相等，A选项可能；
B、如果三个反应中酸过量，24份的Mg可得2份质量的氢气，56份的Fe可得2份质量的氢气，65份的Zn可得2份质量的氢气。现在金属的质量都是20g，得到氢气的质量应该是Mg>Fe>Zn，B选项可能；
C、三种金属与稀硫酸反应时，等量的金属消耗稀硫酸的量由大到小顺序是，Mg>Fe>Zn，所以当金属Mg、Fe有过量Zn消耗完时，Mg和Fe反应产生的氢气相同，Zn产生的氢气较少，C选项可能；
D、三种金属与稀硫酸反应时，等量的金属消耗稀硫酸的量由大到小顺序是，Mg>Fe>Zn，所以当金属Mg有过量Fe、Zn消耗完时，产生氢气的质量是Mg最大，Fe、Zn产生的氢气根据金属计算可得Fe产生的氢气质量大于Zn产生氢气的质量，D不可能出现，D正确。

3.（2020·金衢模拟）相同质量的Mg、Fe、Zn三种金属，分別与足量的、质量相同、质量分数相同的稀H2SO4充分反应，生成氢气与消耗稀H2SO4的质量关系见右图，分析图象所得的结论中，不正确的是（  ）

A.三种金属消耗稀H2SO4的质量：Mg＞Fe＞Zn
B.三种金属的相对原子质量：Mg＜Fe＜Zn
C.三种金属的活动性顺序：Mg＞Zn＞Fe
D.三种金属与稀H2SO4反应后溶液的质量：Mg＜Fe＜Zn
【答案】C
【解析】A.三种金属消耗稀H2SO4的质量：Mg＞Fe＞Zn，故A正确不合题意；
B.Mg的相对原子质量为24，Fe的相对原子量为56，Zn的相对原子量为65，因此三种金属的相对原子质量：Mg＜Fe＜Zn，故B正确不合题意；
C.根据金属活动性顺序表可知，三种金属的活动性顺序：Mg＞Zn＞Fe，但是根据题目中的信息无法确定三者金属活动性的强弱，故C错误符合题意；
D.最后溶液的质量=金属质量+稀硫酸质量-氢气质量。三种金属质量相同且完全反应，稀硫酸足量且质量相同，因为产生氢气质量大大小关系为： Mg＞Fe＞Zn ，所以三种金属与稀硫酸反应后溶液的质量： Mg＜Fe＜Zn ，故D正确不合题意。

4.（2020·宁波）在“探究稀盐酸和稀硫酸的化学性质”实验中，小科发现镁带与稀盐酸反应后的试管内出现了灰白沉淀。
【提出问题】灰白色沉淀是什么物质？
【提出猜想】小科在老师指导下，猜想灰白色沉淀是下列物质中的一种或几种：
①镁；②氯化镁；③氢氧化镁；④碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]。
老师肯定了小科的猜想，并鼓励他继续进行实验探究。
【实验探究】步骤一：将上述镁带与稀盐酸反应后试管内的物质过滤，得到滤液和灰白色滤渣。
步骤二：取滤液于试管中，加入适量的氯化镁粉末，粉末全部溶解。
步骤三：取少量灰白色滤渣于试管中，加入适量稀盐酸，沉淀全部溶解，无其他现象。
步骤四：将剩余滤渣用蒸馏水充分洗涤。取洗涤后的滤渣于试管中，加入过量稀硝酸，滤渣全部溶解，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生。
【实验反思及结论】
（1）从步骤二可知，灰白色沉淀不可能是氯化镁，因为滤液是氯化镁的________(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
（2）从步骤三可知，该沉淀中没有________。
（3）步骤四中将滤渣用蒸馏水充分洗涤是为了________。
（4）根据实验探究可知，该反应产生的灰白色沉淀中一定含有________。
【答案】（1）不饱和
（2）Mg
（3）洗去滤渣表面的氯化镁，防止氯化镁干扰后续实验
（4）Mg(OH)Cl
【解析】（1）根据向溶液中加溶质可继续溶解确定溶液为不饱和溶液分析；
（2）根据金属镁与盐酸反应产生气泡分析；
（3）根据过滤所得滤渣中含有滤液成分分析；
（4）根据氯离子的验证方法分析。
【解答】（1）由步骤二加入氯化镁粉末，粉末全部溶解可知，所得滤液是氯化镁的不饱和溶液；
（2） 步骤三中 加入适量稀盐酸，沉淀全部溶解 ，而镁与盐酸反应会产生氢气，由此可知沉淀中没有镁；
（3） 滤渣上会附着有氯化镁，步骤四中将滤渣用蒸馏水充分洗涤是为了 洗去滤渣表面的氯化镁，防止氯化镁干扰后续实验 ；
（4） 滤渣中加入过量稀硝酸，滤渣全部溶解，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生，说明含有氯离子，由此可知该反应产生的灰白色沉淀中一定含有 Mg(OH)Cl ；


三、金属与盐溶液置换反应
1.（2020九上·西湖月考）某金属加工厂生产过程中的废液含有少量的硝酸银和硝酸铜，为回收利用资源和防止污染，该厂向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤渣中加入少量的稀盐酸，无气泡产生，则下列有关说法中正确的是（    ）
A.滤出的固体中一定含有银，滤液可能含有硝酸亚铁
B.滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含有铁
C.滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银
D.滤出的固体中一定含有银，滤液中一定含有硝酸亚铁
【答案】D
【解析】在金属活动性顺序表中，活动性铁>氢>铜>银，铁先和硝酸银反应，生成硝酸亚铁和银，再和硝酸铜反应，生成硝酸亚铁和铜单质。向滤渣中加入稀盐酸后无气泡生成，说明铁没有剩余。
由于铁的质量未知，因此铁肯定与硝酸银反应生成了硝酸亚铁和银单质，但是是否与硝酸银完全反应则无从知晓，因此滤出的固体中一定存在银单质，滤液中一定含有硝酸亚铁，故D正确，而A、B、C错误。

2.（2019·宁波）将一定量的铜锌混合粉末放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，不断搅拌，充分反应后过滤。向得到的滤渣和滤液中分别加入足量的稀盐酸，均无现象。则滤渣中（   ）
A.一定有银，可能有铜和锌    B.一定有银，可能有铜，一定没有锌
C.一定有银和铜，可能有锌    D.一定有银和铜，一定没有锌
【答案】B
【解析】根据在金属活动性顺序中，排在前面的金属能与排在后面的金属的盐溶液发生反应，排在氢前的金属能与酸发生反应分析。
【解答】 将一定量的铜锌混合粉末放入盛有硝酸银溶液的烧杯中，铜和锌都能与硝酸银溶液反应，向得到的滤渣和滤液中分别加入足量的稀盐酸，均无现象 ，说明固体中没有锌剩余，溶液中没有硝酸银剩余，则固体中一定有银，可能有铜，一定没有锌。

四、金属氧化物还原与物质转化
1.（2018·台州）下列选项所示的物质转化均能一步实现的是（    ）
A.Fe O2→ Fe2O3 H2O→ Fe(OH)3   B.CuO H2SO4→ CuSO4 稀HCl→ CuCl2
C.S O2→ SO2 H2O→ H2SO4      D.CO2 NaOH→ Na2CO3 Ca(OH)2→ NaOH
【答案】D
【解析】A、铁生锈生成的铁锈主要成分是Fe2O3 ，Fe2O3 不能与水反应生成 Fe(OH)3，不符合题意；
B、CuO+H2SO4 = CuSO4+H2O，CuSO4与稀盐酸不反应，不符合题意；
C、S+O2SO2， SO2+H2O=H2SO3，不符合题意；
D、CO2+ 2NaOH=Na2CO3+H2O，Na2CO3+Ca(OH)2 =CaCO3+2NaOH，符合题意。

2.（2019·台州）某同学对Fe2O3做了如图探究活动，已知氯气在水溶液中能将Fe2+转变为Fe3+，且每一步都充分反应。下列分析正确的是（   ）

A.无色气体可以使澄清石灰水变浑浊      B.黑色粉末是Fe3O4
C.①过程Fe2O3中的氧元素全部转人无色气体   D.②过程有置换反应发生
【答案】B
【解析】（1）氧化铁在高温下分解为氧气和四氧化三铁；四氧化三铁、稀盐酸和氯气反应生成氯化铁；氯化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀。
（2）二氧化碳气体能使澄清的石灰水变浑浊；
（3）四氧化三铁是黑色固体，含有 Fe2+ 溶液呈浅绿色，含有 Fe3+ 的溶液呈黄色；而氢氧化铁是红褐色的。
【解答】A.无色气体是氧气，不能使澄清的石灰水变浑浊，故A错误；
B.氧化铁在高温下分解为氧气和四氧化三铁，因此黑色粉末是Fe3O4，故B正确；
C.①中的氧元素除了变成氧气外，还与铁元素生成四氧化三铁，故C错误；
D.置换反应中必须有单质参加，而②中没有，故D错误。

3.（2018·杭州）小金做了如下实验，将4.2克铁粉和4.0克氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有200克9.8稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象，立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此小金做出下列判断其中不合理的是（   ）
A.“立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化: CuO→稀硫酸CuSO4→铁粉Cu
B.“产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应: Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
C.该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应
D.在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应
【答案】D
【解析】A、出现红色固体则说明生成了铜单质，发生的转化过程为:氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜，硫酸铜与铁粉反应生成铜单质这是一个置换反应，铁的活泼性强于铜，所以能将铜离子从溶液中置换出来；故A正确；
B、由题干信息可知，能产生气体的反应只能是Fe和硫酸反应，生成气体和亚铁离子，且亚铁离子是浅绿色；符合反应过程中的现象；故B正确；
C、根据金属活动性顺表可知，氢排在铜之前，所以要与最弱的先反应；故C正确；
D、当硫酸浓度过大，成为浓硫酸时，则会先发生Fe与浓硫酸反应，再与硫酸铜反应；故D错误；

4.（2020九上·台州期中）某化工厂流程会产生澄清废水,其中可能含有的离子是Ag+、Cu2+、Cl−、NO3−,已知：白色的沉淀Fe(OH)2在空气中会迅速转化为红褐色的Fe(OH)3.
①取少量废水，加入过量稀盐酸，产生白色沉淀；再加入过量氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀。该废水中含有的金属离子是________.
②兴趣小组设计了一个除去该废水中原有金属离子的实验方案，部分流程如图所示。操作I的名称是________，单质A是________.

【答案】Ag+、Cu2+、NO3−；过滤；Fe
【解析】①稀盐酸中的氯离子和银离子结合成氯化银白色沉淀；氢氧化钠中的氢氧根离子与铜离子结合成氢氧化铜蓝色沉淀，因此废水中肯定含有银离子和铜离子，肯定没有氯离子。由于溶液中电荷守恒，所以肯定含有带负电荷的硝酸根离子，据此分析解答；
（2）根据图片可知，操作I用于分离固体和溶液，因此肯定是过滤操作。废水中的金属离子是铜和银，要置换出它们，必须放入活动性比它们强的金属，那么单质A可能是铁。
【解答】①取少量废水，加入过量稀盐酸，产生白色沉淀；再加入过量氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀。该废水中含有的金属离子是：Ag+、Cu2+、 NO3− ；
②兴趣小组设计了一个除去该废水中原有金属离子的实验方案，部分流程如图所示。操作I的名称是过滤，单质A是Fe。

5.（2020·衢州）如图所示，是小科建构的铜及其化合物之间相互转化的关系图。

（1）写出图中“？”处物质的化学式________。
（2）要一步实现图中“Cu→Cu2”的转化，可将铜加入适量的某种盐溶液中，则该溶液的溶质是________。
（3）根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体。请设计一个实验方案，要求写出主要操作步骤及所需要的试剂________。
【答案】（1）CuO
（2）硝酸银（AgNO3，）或硝酸汞[Hg（NO3）2]
（3）方案一：在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，沉淀后过滤、洗涤，并将适量稀硫酸加入到固体中，充分反应后并结晶。方案二：在硝酸铜溶液中加入适量铁粉，反应后过滤、洗涤，取所得固体在空气中充分加热，再将适量稀硫酸加入该固体中，充分反应后并结晶。
【解析】（1）只由两种元素组成，且其中一种是氧元素的化合物叫氧化物；
（2）在金属活动性顺序表中，只有排在前面的金属才能将后面的金属从盐溶液中置换出来；
（3）方案一：硝酸铜溶液先与碱反应生成不溶性的氢氧化铜，再与酸反应生成硫酸铜；
方案二：先通过置换反应得到铜单质，再通过加热得到氧化铜，最后与酸反应生成硫酸铜。
【解答】（1）图中“？”处物质为铜的氧化物，肯定由铜元素和氧元素组成，那么化学式为：CuO；
（2）在金属活动性顺序表中，银和汞都排在铜的后面，因此可以用它们的可溶性盐溶液与铜单质发生置换反应，因此该溶液的溶质是：硝酸银（AgNO3，）或硝酸汞[Hg（NO3）2]；
（3）根据图中的转化关系，利用硝酸铜溶液制备纯净的硫酸铜晶体。
方案一：在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，沉淀后过滤、洗涤，并将适量稀硫酸加入到固体中，充分反应后并结晶。
方案二：在硝酸铜溶液中加入适量铁粉，反应后过滤、洗涤，取所得固体在空气中充分加热，再将适量稀硫酸加入该固体中，充分反应后并结晶。

6.（2019·温州）小明取一包某食品包装袋内的“脱氧剂”，查阅资料发现其成分除铁粉外，可能含有碳粉、Na2CO3、NaCl、Fe2O3等。为确定其成分，进行了如下实验：

（1）过滤操作中除了需带铁圈的铁架台、滤纸、玻璃棒外，还需要用到的仪器有________ 。
（2）写出用pH试纸测定滤液pH的方法：________。
（3）试剂X的名称是________。
【答案】（1）漏斗、烧杯
（2）用洁净的玻璃棒蘸取滤液滴在pH试纸上，将试纸显示的颜色与标准比色卡对照
（3）稀盐酸或稀硫酸
【解析】（1）实验室中的过滤操作需要的器材有：铁架台、滤纸、玻璃棒、漏斗和烧杯；
（2）根据测定pH值的方法解答；
（3）黄色溶液应该是含有铁离子的溶液，而黑色固体肯定是碳粉，可从金属氧化物和稀酸溶液反应生成可溶性盐溶液的角度思考。
【解答】（1）过滤操作中除了需带铁圈的铁架台、滤纸、玻璃棒外，还需要用到的仪器有：漏斗和烧杯；
（2）用pH试纸测定滤液pH的方法是：用洁净的玻璃棒蘸取滤液滴在pH试纸上，将试纸显示的颜色与标准比色卡对照；
（3）将棕黑色粉末加水溶解后，其中的NaCl会溶解在水中，过滤后剩下的只能是碳粉和Fe2O3，而生成物黄色溶液肯定是铁的溶液，黑色的固体肯定是碳粉；氧化铁可以与稀硫酸或稀盐酸反应生成氯化铁或硫酸铁，溶液都成黄色，因此X溶液是：稀硫酸或稀盐酸。

7.（2020·金华·丽水）除H2、CO能还原氧化铜外，CH4及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装置省略)，分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。
（1）【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。
将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有________(填序号)；
①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
②B装置中的固体由白色变蓝色
③C装置中溶液变浑浊
（2）【探究Ⅱ】对气体组成的探究。
气体X可能由H2、CH4中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。

①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有________；
②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论，请对此结论作出评价，并说明理由________。
（3）【探究Ⅲ】对未知气体的探究。
将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32。根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为________。
【答案】（1）①②③
（2）CH4；不合理，因为CH4与氧化铜反应后也生成了水
（3）N2H4+2CuO ≜ 2Cu+N2+2H2O
【解析】（1）氧化铜为黑色固体，铜单质为红色固体；无水硫酸铜粉末为白色，而一旦吸水会变成蓝色的五水硫酸铜晶体；二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，根据甲烷和氧化铜的反应产物分析即可；
（2）①氢氧化钙溶液变浑浊，说明有二氧化碳气体产生。氢气中不含碳元素，而甲烷中含有碳元素，因此肯定有甲烷存在；
②固体由白色变成蓝色，说明硫酸铜粉末吸收了水，即反应中有水生成。由于氧化铜中只含有氧元素，所以水中的氢元素肯定来自于气体X，由于氢气和甲烷中都含有氢元素，所以无法判断是否有氢气的存在。
（3）根据反应现象分析火箭燃料X与氧化铜反应的产物，然后根据质量守恒定律确定X的元素组成，并对它的化学式进行推断，最后写出反应的化学方程式。
【解答】（1） 加热时， CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O ， 那么将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有： A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质 ； B装置中的固体由白色变蓝色 ； C装置中溶液变浑浊 ，故选①②③。
（2）① C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有CH4；
② 根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论， 我认为这个结论不合理，理由是： CH4与氧化铜反应后也生成了水 。
（3）A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质，肯定有铜单质生成；B装置中的固体由白色变蓝色，肯定有水生成；C装置中溶液不变浑浊，肯定没有二氧化碳产生。C中导出的气体是空气中含量最多的物质，肯定有氮气生成。据此可知，反应产物是Cu、H2O和N2。由于氧化铜中只含有Cu和O元素，而X只由两种元素组成，根据质量守恒定律可知，那么X肯定有N和H元素组成。设它的化学式为NxHy，根据它的相对分子质量为32得到：14x+1y=32，解得：x=2，y=4，因此X的化学式为N2H4，那么反应的化学方程式为：N2H4+2CuO ≜ 2Cu+N2+2H2O.

8.（2019·金华）某兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾，对产生的废气成分（不考虑气态有机物）按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】
拉动注射器，让废气依次通过装置。

【实验分析】
（1）能证明废气中有水蒸气存在的现象是________；
（2）F处的大号注射器，可以引导气体流向，其另一个主要作用是________；
（3）【反思评价】小金认为，仅根据E中澄清石灰水变浑浊，无法确定一氧化碳的存在，其理由是________；
（4）小金根据D中的粉末由黑色变为红色，得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密，若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密，还应添加的一个实验装置及位置是________。
【实验结果】经检验，废气中存在CO2、CO、H2O。
【答案】（1）A中的固体由白色变蓝色
（2）收集尾气（或储气）
（3）CO2不一定来自CO和CuO的反应，可能是原来的CO2在B装置没有除尽
（4）在DE之间连接盛有无水硫酸铜的U型管（或在DE之间连接A装置）
【解析】元素分析是研究有机化合物中元素组成的化学分析方法。分为定性、定量两种。前者用于鉴定有机化合物中含有哪些元素； 后者用于测定有机化合物中这些元素的百分含量。例如，被测物质在特殊仪器中燃烧后，可定量地测定成二氧化碳形态的碳、成水形态的氢、成单体形态或氮氧化物形态的氮和成 二氧化硫形态的硫等。
【解答】（1）混合气体水蒸气的检测是通过无水硫酸铜来检测的，如果有水存在时，无水硫酸铜则会由白色变成蓝色；
（2）垃圾种含有C、H、O元素，则燃烧后的产物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；而一氧化碳是有毒气体，所以实验在种一定要有尾气处理装置，而F处的大注射器处在实验装置的末尾，则其除了引导气体流向外，就是暂时储存尾气；
（3）垃圾种含有C、H、O元素，则燃烧后的产物可能是二氧化碳、一氧化碳、水；如果废气中含有二氧化碳和一氧化碳，则B会变浑浊，但没有吸收二氧化碳的装置，所以即使废气中没有一氧化碳，E中澄清石灰水也会变浑浊；
（4）氢气与氧化铜反应，除了生成的红色的铜外，还会生成水，因此在D装置后加一个检验水的无水硫酸铜即可，如果无水硫酸铜变蓝色，则说明原混合气体中有氢气；
故答案为：（1） A中的固体由白色变蓝色；（2） 收集尾气（或储气）；（3） CO2不一定来自CO和CuO的反应，可能是原来的CO2在B装置没有除尽 ；（4） 在DE之间连接盛有无水硫酸铜的U型管（或在DE之间连接A装置）。

9.（2020·南浔模拟）已知木炭还原氧化铜实验中发生的主要反应：C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑。化学兴趣小组对该实验产物（假设反应物已完全反应）作如下探究：
（1）探究一：检验产物的成份
【提出问题】实验产物是暗红色固体，很难观察到紫红色固体。暗红色固体是什么？
【查阅资料】氧化亚铜（Cu2O）为红色固体；Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O。
【猜想与假设】暗红色固体除铜外还可能含有Cu2O。
【设计实验】取少量暗红色固体，加入稀硫酸，如果观察到现象：________，说明猜想正确
（2）探究二：测定产物中Cu2O的含量

原理：Cu2O+H2 △ 2Cu+H2O，称取一定质量的固体样品，用如图装置进行实验（固定装置略去，碱石灰为氧化钙和氢氧化钠混合物），通过测定反应前后装置d的质量达到实验目的。
a.装置a中用稀硫酸而不用稀盐酸，原因是________；
b.若不加装置e，实验结果会偏高，原因是________；
c.点燃酒精灯前涉及的部分操作如下，正确的顺序是________
①打开K2，关闭K1    ②检查装置的气密性    ③关闭K2，打开K1，通氢气一段时间
【答案】（1）红色固体消失，溶液变成蓝色
（2）挥发出的HCl气体被碱石灰吸收，d中测量值偏大；空气中的CO2 和水蒸气被碱石灰吸收，以至于d中的测量值偏大；②③①
【解析】（1）【设计实验】红色的氧化亚铜能够和稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸铜，铜单质和水，注意固体和溶液的颜色变化，从而证明猜想正确；
（2）a.稀盐酸能够挥发出HCl气体，和二氧化碳一样能够被d中的碱石灰吸收，从而使d的测量值偏大；
b.空气中的二氧化碳和水蒸气也会被碱石灰吸收，使d的测量值偏大；
c.在实验进行前，需要将装置c中的空气排放出去，以免和氢气混合发生爆炸。当用氢气将空气排放干净后，再打开装置d所在的开关，测量正式开始。
【解答】（1）【设计实验】取少量暗红色固体，加入稀硫酸，如果观察到现象：红色固体消失，溶液变成蓝色，说明猜想正确。
（2）a.装置a中用稀硫酸而不用稀盐酸，原因是：挥发出的HCl气体被碱石灰吸收，d中测量值偏大；
b.若不加装置e，实验结果会偏高，原因是：空气中的CO2 和水蒸气被碱石灰吸收，以至于d中的测量值偏大；
c.点燃酒精灯前涉及的部分操作如下，正确的顺序是：
②检查装置的气密性；
 ③关闭K2，打开K1，通氢气一段时间
①打开K2，关闭K1 。   
那么正确顺序是②③①。

10.（2020·越城模拟）某有机物样品一定含C、H元素，可能含O元素，如图是用燃烧法来确定其组成的实验装置：在电炉加热时用纯净氧气氧化管内样品，并用氧化铜将有机物中的碳元素全部转化为二氧化碳，最后根据产物的质量确定有机物的组成。请回答下列问题：

（1）a中盛放的试剂是________；
（2）F装置的作用是________；
（3）若去掉B装置，对________元素的测量结果无影响；
（4）准确称取1.12g样品，经充分燃烧后，D装置增重1.44g，E装置增重3.52g，则该有机物样品中所含的元素为________ 。
【答案】（1）H2O2
（2）防止空气中的CO2在E被吸收从而干扰实验
（3）C
（4）C、H
【解析】1、由题意可知，此实验主要通过A产生的氧气与样品反应，全部生成水和二氧化碳，D装置吸收水蒸气，E装置吸收二氧化碳，根据D、E装置得到水和二氧化碳的质量来确定有机物的组成；
2、实验中空气中的成分不能进入干扰水和二氧化碳质量的测定；
3、B装置的浓硫酸主要是吸收A装置中带出的水蒸气的，去掉后水蒸气的质量偏大，引起H元素质量偏大，不影响C元素的测量；
4、计算出水中含有的H元素和二氧化碳中C元素的质量，与样品质量比较可确定有机物中含有的元素。
【解答】（1）实验中样品要于氧气反应，所以A装置是制取氧气的装置，用液体和固体混合制取氧气的，液体应该是H2O2；
（2）F装置接NaOH溶液，NaOH溶液易于空气中的二氧化碳反应，所以接F装置的作用是 防止空气中的CO2在E被吸收从而干扰实验 ；
（3）B装置的浓硫酸主要是吸收A装置中带出的水蒸气的，去掉后水蒸气的质量偏大，引起H元素质量偏大，不影响C元素的测量；
（4）D装置吸收生成的水蒸气质量为1.44g，E装置吸收生成的二氧化碳质量为3.52g
有机物中H元素的质量为：1.44g×2HH2O=1.44g×218=0.16g
有机物中C元素的质量为：3.52g×CCO2=3.52g×1244=0.96g
C和H元素的总质量为：0.16g+0.96g=1.12g，所以样品只含C、H元素，不含O元素。

11.（2020·金衢模拟）为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1～2.5g进行系列实验。
【查阅资料】①氧化铜(CuO)为黑色固体。
②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜；氧化亚铜为红色固体，能与稀硫酸反应：Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O。
【进行实验】取一定量混合物，用下图所示装置进行多次实验，获得如下实验数据和现象：
序号
木炭粉与氧化铜的质量比
反应后物质的颜色、状态
1
1∶9
红色固
体有金属光泽
混有少量黑色物质
2
1∶10
混有很少量黑色物质
3
1∶11
混有极少量黑色物质
4
1∶12
无黑色物质
5
1∶13
混有较多黑色物质

【解释与结论】
（1）实验中，证明生成了CO2的现象是________。
（2）该实验的结论是________。
（3）【反思与评价】实验中没有进行质量比为1∶14的实验，理由是________。
（4）为检验第4次实验的生成物红色固体中是否含Cu2O，所需试剂是________。
【答案】（1）澄清石灰水变浑浊
（2）木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1：12
（3）木炭粉与氧化铜反应的质量比为1：13时，氧化铜已过量。
（4）稀硫酸
【解析】（1）二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊，通常用这个反应检验二氧化碳的存在；
（2）黑色物质可能是木炭，也可能是氧化铜。根据第1、2、3、4组数据可知，不断的增大氧化铜的质量而减小木炭的质量，黑色物质在不断减小，直至无黑色物质，这说明此时木炭和氧化铜都完全反应了；
（3）根据第5组实验可知，当比例为1：13时，已经出现较多黑色物质，这说明木炭不足，而氧化铜已经过量，再增大氧化铜的比例，就没有意义了。
（4）氧化亚铜可以和稀硫酸反应，生成硫酸铜，使溶液呈蓝色；而铜和稀硫酸不反应。
【解答】（1）实验中，证明生成了CO2的现象是澄清石灰水变浑浊。
（2）该实验的结论是木炭粉与氧化铜反应的最佳质量比为1：12。
（3）【反思与评价】实验中没有进行质量比为1∶14的实验，理由是：木炭粉与氧化铜反应的质量比为1：13时，氧化铜已过量。。
（4）为检验第4次实验的生成物红色固体中是否含Cu2O，所需试剂是稀硫酸。


五、金属相关反应计算
1.（2018·宁波）为测定CuCl2和FeCl2组成的混合溶液中FeCl2的质量分数进行如下实验：
①取200g混合溶液加人足量的AgNO3溶液，经过滤洗涤、干燥、称量得到143.5gAgCl固体；
②另取原混合溶液各200与含有杂质的废铁用反应（杂质不溶于水，也不参与反应），共做了五组实验，其实验数据如下表。
实验组别
一
二
三
四
五
混合溶液质量/g
200
200
200
200
200
铁屑质量/g
6
9
12
15
18
析出铜的质量/g
6.4
9.6
m
16
16
请分析计算：
（1）表中第三组实验的m值为________。
（2）第________组实验恰好完全反应。
（3）铁屑中铁的质量分数为多少？（计算结果精确到0.1%）
（4）原混合溶液中FeCl2的质量分数为多少？（计算结果精确到0.1%）
【答案】（1）12.8
（2）四
（3）设参加反应的铁的质量为a
Fe+CuCl2=
Cu+FeCl2
56
64
a
16g
5664 = a16g
a=14g Fe%= m铁m总 ×100%= 14g16g ×100%=93.3%
（4）设参加反应的氯化铜的质量为x，生成氯化银的质量为y，参加反应的氯化亚铁的质量为z。
Fe+
CuCl2=
Cu+FeCl2

135
64

x
16g
13564 = x16g x=33.75g
2AgNO3+
CuCl2==Cu（NO3）2+
2AgCl↓

135
287

33.75g
y
135287 = 33.75gy y=71.75g
m=m总-m1=143.5g-71.75g=71.75g
2AgNO3+
FeCl2==Fe（NO3）2+
2AgCl↓

127
287

z
71.75g
127287 = z71.75g z=31.75g FeCl2%= m质m液 = 31.75g200g ×100%=15.9%答：原混合溶液中FeCl2的质量分数为15.9%。
【解析】（1）根据表格中的实验组一和二可知，每增加3g铁屑析出铜的质量增加3.2g，根据实验组二与四可知，实验三中铁屑全部反应完，可得到m的数值；（2）根据实验组三、四和五比较可确定实验恰好完全反应的组；（3）根据实验组四中两者恰好完全反应，这组提供的数据来计算铁屑中铁的质量分数；（4）先根据生成铜的质量计算出混合溶液中有的CuCl2的质量。再根据混合溶液中有的CuCl2计算出AgCl的质量。用已知条件中的143.5gAgCl减去与CuCl2反应产生的AgCl质量，得到也FeCl2反应产生的AgCl的质量，用这一质量可计算出混合溶液中含有的FeCl2的质量。最后可计算出质量分数。
【解答】（1）根据表格中的实验组一和二可知，每增加3g铁屑析出铜的质量增加3.2g，根据实验组二与四可知，实验三中铁屑全部反应完，所以m为9.6g+3.2g=12.8g；（2）实验组三、四相比可知，增加3g铁屑之后，析出铜的质量增加了3.2g，所以15g铁屑已反应完。由实验组中继续增加铁屑析出铜的质量不变，说明混合溶液中的CuCl2已经反应完，所以可判断出第四组实验恰好完全反应。

2.（2020·越城模拟）为探究铜及其化合物的性质， 进行如下实验：称取已部分被H，还原的氧化铜粉末(含Cu和CuO)7.2g置于烧杯中，向其中加入50g稀硫酸，充分反应后，再向烧杯中加入溶质质量分数为20%的NaOH溶液，烧杯内固体物质的质量与加入NaOH溶液的质量关系如图所示。请分析计算：

（1）加完50克稀硫酸后溶液中的溶质为________(写出化学式)；
（2）Cu和CuO的混合物中，Cu元素和O元素的质量比为________；
（3）a的值；
（4）实验所用稀硫酸中溶质的质量分数。
【答案】（1）H2SO4、CuSO4
（2）8：1
（3）设生成的Cu(OH)2的质量为m
2NaOH+CuSO4=
Cu(OH)2↓+Na2SO4
80
98
20%x20g
m
列式解得：m=4.9g
a=4.9g+3.2g=8.1g
（4）混合物中铜的质量为3.2g，氧化铜的质量为7.2g-3.2g=4g
H2SO4+
CuO=CuSO4+H2O
98
80
x
4g
98：80=x：4g
得x=4.9g
H2SO4+
2NaOH=Na2SO4+2H2O
98
80
y
20%x10g
98：80=y：(20%x10g)
得y=2.45g
H2SO4%=(4.9g+2.45g)/50g=14.7%
【解析】1、铜不能与稀盐酸反应。氧化铜能与稀硫酸反应，生成硫酸铜和水。根据图线加入NaOH溶液固体质量不变可知，溶液中含有过量的稀硫酸。据此可确定加完50克稀硫酸后溶液中的溶质组成；
2、由图线可知，3.2克固体为单质Cu的质量，可得出7.2克混合物中CuO的质量，再算出CuO中Cu的质量为O元素的质量，将Cu质量加起来和O元素质量相比，即求出混合物中 Cu元素和O元素的质量比 ；
3、CuO与稀硫酸反应生成CuSO4和水，CuSO4和NaOH反应生成Cu(OH)2沉淀和Na2SO4。所以固体物质ag，应该是Cu的质量和Cu(OH)2固体的质量。可根据图线中CuSO4和NaOH反应时NaOH的消耗量计算出生成Cu(OH)2的质量，再加上Cu的质量即为a；
4、要计算出稀硫酸中溶质的质量分数，首先要清楚稀硫酸分两部分：一部分与CuO反应；另一部分是过量的与NaOH反应，从图线中可以得到这部分与NaOH反应消耗NaOH的质量，利用反应的化学方程式可以求出稀硫酸的质量。然后将两部分硫酸加起来除去稀硫酸的总质量即可求出质量分数。
【解答】（1）由图线可知，加入NaOH时，先没有沉淀说明加入的稀硫酸是过量的，溶液中的溶质应为 H2SO4、CuSO4 ；
（2）由加入NaOH的图线可知，3.2克为单质铜的质量。氧化铜的质量为：7.2g-3.2g=4g。
氧化铜中铜的质量为：4g×CuCuO=4g×6480=3.2g，氧化铜中氧元素的质量为4g-3.2g=0.8g，
所以混合物中Cu:O=(3.2g+3.2g):0.8g=8:1

3.（2020·天台模拟）某科学兴趣小组用足量的稀硫酸对10克铜锌合金样品进行科学探究，有关数据见图。

（1）图中M的值为________克。
（2）AB和BC不在同一直线上的原因是________。
（3）求所用稀硫酸的溶质的质量分数。
【答案】（1）109.8
（2）AB段是稀硫酸与锌反应有气体放出，BC段反应结束，加入稀硫酸的量即为溶液物质增加的质量
（3）解：氢气的质量：120克＋10克－129.8克=0.2克
设100克稀硫酸中溶质的质量为x
Zn+
H2SO4=ZnSO4+
H2↑

98
2

x
0.2克
98x=20.2克 x=9.8克
所用稀硫酸的溶质质量分数=9.8克/100克×100%=9.8%
【解析】（1）M为锌与硫酸完全反应的质量，因反应结束后又加入了20克硫酸，所以M值为129.8－20＝109.8；
（2）AB段是稀硫酸与锌反应有气体放出，BC段反应结束，加入稀硫酸的量即为溶液物质增加的质量 ，所以 AB和BC不在同一直线上 ；

4.（2020·滨江模拟）5G通讯需要大量光纤连接各种基站，在光纤的表面涂布Cu-Al合金层的金属涂层光纤是其中一种。为测定金属涂层光纤的Cu-Al合金层中铝的质量分数，小乐进行了相关实验，测得实验数据如表所示，则：

甲
乙
丙
加入Cu-Al合金层样品粉末的质量(g)
10
10
20
加入稀硫酸的质量(g)
100
50
50
烧杯中剩余物的质量(g)
109
59
69
（1）实验中Cu-Al合金层样品粉末与稀硫酸恰好完全反应的实验是________ (选填“甲”“乙”或“丙”)；
（2）该Cu-Al合金层样品粉末中铝的质量分数为多少？(写出计算过程)
【答案】（1）乙
（2）设10gCu-Al合金层样品粉末中铝的质量为x
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+
3H2↑
54
6
x
1g
54x=61g
x=9g A%= 9g10g ×100%=90%
【解析】（1）将乙和甲比较可知，当加入10g样品时，虽然稀硫酸的质量从50g增大到100g，但是生成氢气的质量保持1g不变，这说明10g样品完全反应正好生成1g氢气；将乙和丙对比发现，当稀盐酸的质量50g相同时，样品质量从10g增大到20g后，生成氢气的质量保持1g不变，说明50g硫酸完全反应正好生成1g氢气。前后比较可知，10g样品与50g硫酸正好完全反应。
（2）根据乙中数据，利用反应前后的质量之差计算出生成氢气的质量，然后根据铝和稀硫酸反应的方程式计算出参加反应的铝的质量，最后根据铝的质量样品质量×100%计算样品中铝的质量分数。

5.（2020九上·温岭期中）有铁粉和铜粉的均匀混合物，甲、乙、丙三位同学分别取该混合物与稀硫酸反应，所得数据如下表所示： 

甲
乙
丙
取用金属混合物的质量/g
10
10
20
取用稀硫酸的质量/g
100
120
100
反应后过滤，得干燥固体的质量/g
4.4
4.4
14.4
回答下列问题：
（1）丙同学所得混合物中铜的质量是________。
（2）甲所得溶液中含有溶质的是________。
（3）根据实验数据分析，若取用金属混合物15g，加入到120g稀硫酸中，充分反应后最终得到固体质量为________。
（4）计算丙同学所得溶液中溶质的质量分数。(写出计算过程，计算结果精确到0.1%）
【答案】（1）8g
（2）H2SO4，FeSO4
（3）6.6g
（4）解：丙同学中有7g铁粉参加了反应，设反应生成的FeSO4为y克,，生成的氢气质量为z。
Fe+H2SO4=
FeSO4+
H2↑
56
152
2
7g
y
z
567g=152x
解得x=19g
567g=2z
解得z=0.25g
FeSO4%= 19g100g+7g−0.25g×100% ≈17.8%。
【解析】（1）将甲和乙的实验进行比较，确定10g金属混合物中铜的质量，然后再计算出20g混合物中铜的质量；
（2）根据反应的产物和反应物是否有剩余确定溶质种类；
（3）根据前面的计算可知，10g金属混合物中含有铁5.6g，据此计算出15g混合物中铁的质量；5.6g铁恰好和100g稀硫酸完全反应，据此计算出120g稀硫酸反应的铁的质量；接下来将两个铁的质量进行比较，确定最终反应的铁的质量，最后用混合物的质量减去参加反应的铁的质量即可。
（4）根据表格可知，丙中参加反应的铁的质量为5.6g，根据铁和稀硫酸反应的方程式，分别计算出生成的硫酸亚铁和氢气的质量，用铁的质量+稀硫酸质量-氢气质量计算出溶液的质量，最后根据硫酸亚铁质量溶液质量×100%计算即可。
【解答】（1）10g混合物加入100g稀硫酸与120g稀硫酸时，剩余固体的质量相等，说明稀硫酸肯定有剩余，而其中的铁恰好完全反应，剩余的就是铜的质量，即其中铜的质量为4.4g，铁的质量为：10g-4.4g=5.6g。丙同学取混合物20g，那么其中铜的质量为：4.4g×20g10g=8.8g；
（2）丙同学取用混合物20g，加入稀硫酸100g，剩余固体14.4g，那么参加反应的铁的质量为：20g-14.4g=5.6g。由于此时铁肯定过量，因此5.6g铁恰好与100g稀盐酸完全反应，据此可知，甲中稀硫酸恰好和铁完全反应，因此溶质只有反应产物硫酸亚铁；
（3）15g混合物中铁的质量为：5.6g×15g10g=8.4g；
120g稀硫酸反应的铁的质量为：5.6×120g100g=6.72g；
因为8.4g>6.72g，所以参加反应的铁的质量为6.72g；
那么剩余固体的质量为：15g-6.72g=8.28g。
（4）丙同学中有5.6g铁粉参加了反应，设反应生成的FeSO4为y克,，生成的氢气质量为z。
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56    152  2
5.6g   y   z
567g=152x ； 解得：y=15.2g；
565.6g=2z ； 解得：z=0.2g；
则丙同学所得溶液的溶质质量分数：FeSO4%= 15.2g100g+5.6g−0.2g×100%≈14.4%。

6.（2020九上·椒江期中）Mg(OH)2具有广泛的应用，常用菱镁矿制备。研究人员向一定质量的菱镁矿粉中加入过量的稀硫酸，充分溶解后除杂、过滤，得到只含MgSO4和H2SO4的混合溶液，为确定混合溶液中镁的含量，取4份混合溶液各100g，向每份混合溶液中加入一定质量的4%NaOH溶液，得到实验数据如下表所示：
实验编号
①
②
③
④
NaOH溶液质量/g
10.0
20.0
30.0
40.0
Mg(OH)2质量/g
0.232
0.522
0.580
0.580

（1）实验________（填实验编号）中硫酸镁完全反应。
（2）计算100克混合溶液中含MgSO4的质量（写出计算过程）。
（3）分析实验数据，在图中，画出加入4% NaOH溶液质量0﹣30.0g过程中，产生Mg(OH)2沉淀质量对应的变化图，并标注必要的数值。（不需要写出计算过程）
【答案】（1）③④
（2）设100混合溶液中含MgSO4的质量为x
2NaOH+
MgSO4＝Na2SO4+
Mg（OH）2↓
 
120
58
 
x
0.580g
120x=580.580g x＝1.2g
答：100混合溶液中含MgSO4的质量为1.2g。
（3）
【解析】（1）根据表格可知，实验③和实验④中加入的氢氧化钠溶液质量增多，但是氢氧化镁沉淀的质量保持不变，这说明氢氧化钠过量，而硫酸镁完全反应；
（2）根据表格可知，加入100g混合溶液产生氢氧化镁沉淀0.58g，根据氢氧化钠和硫酸镁反应的方程式计算出参加反应的硫酸镁的质量即可；
（3）利用反应的化学方程式分别计算出甲中与硫酸镁反应的氢氧化钠的溶液质量，然后用10g减去这个质量得到与稀硫酸反应的氢氧化钠的溶液质量，从而确定沉淀开始时的溶液质量。然后根据最终生成沉淀质量计算出与硫酸镁反应的氢氧化钠的溶液质量，然后与前面的数字相加得到反应结束时的溶液质量。找到这两个拐点后，根据沉淀生成的规律描出图像即可。
【解答】（1）根据表格数据可知，实验③④中沉淀的质量保持不变，那么实验③④中硫酸镁完全反应。
（2）设100混合溶液中含MgSO4的质量为x，
2NaOH+MgSO4＝Na2SO4+Mg（OH）2↓
   120      58
    x      0.580g
120x=580.580g； 解得：x＝1.2g；
（3）根据实验①可知，生成沉淀的质量为0.232g，
设与稀硫酸反应的氢氧化钠的溶液质量为y，
2NaOH+MgSO4＝Na2SO4+Mg（OH）2↓
    80        58
  4%y       0.232g
804%y=580.232g；解得：x＝8g；
那么与稀硫酸反应的氢氧化钠溶液质量为：10g-8g=2g；
与硫酸镁反应的氢氧化钠溶液质量为z，
2NaOH+MgSO4＝Na2SO4+Mg（OH）2↓
 80            58
4%y           0.58g
804%y=580.58g； 解得：x＝20g；
那么开始产生沉淀的氢氧化钠溶液质量为2g，反应结束时溶液质量为：2g+20g=22g；
因此图像如下：


7.（2020九上·台州期中）实验小组在实验室找到一瓶含有铜和镁的均匀混合物。为测定该混合物中镁的质量分数，分别取一定质量的混合物与稀硫酸进行反应，实验分四组，所得数据如下表所示：请分析数据，回答下列问题：
实验组
第1组
第2组
第3组
第4组
取用金属混合物的质量/g
10
10
20
20
取用稀硫酸的质量/g
100
120
100
120
反应后过滤、洗涤、干燥后的固体质量/g
8
8
17
m
（1）该混合物中镁的质量分数为多少?
（2）表中的 m=________(填数值)。
（3）计算第 3 组实验中所得溶液溶质的质量分数。(写出计算过程,结果精确到 0.1%)
【答案】（1）比较第1组和第2组数据可知，10g混合物中含有铜的质量为8g，
那么镁的质量分数为：10g-8g10g×100%=20%。
（2）16.4
（3）在第3次实验中，设生成氢气的质量为x，生成硫酸镁的质量为y；
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
  24  120  2
 3g   y  x
243g=120y=2x；解得：x=0.25g，y=15g；
那么所得溶液的溶质质量分数：15g3g+100g-0.25g×100%=14.6%。
【解析】（1）比较第1组和第2组数据可知，当加入稀硫酸的质量增大时，反应后剩余的固体质量保持不变，这说明10g混合物中的镁已经完全反应，剩余的固体质量其实就是铜的质量，据此计算即可；
（2）在第3组中，首先根据混合物质量×镁的质量分数计算出其中所含镁的质量，然后与剩余的物质质量比较确定此时的稀硫酸是否完全反应，从而找到镁和稀盐酸之间的质量关系，根据这个关系计算出第4组与120g稀硫酸反应的镁的质量，最后计算剩余固体的质量即可；
（3）写出镁和稀硫酸反应的方程式，计算出生成氢气的质量和硫酸镁的质量，根据镁的质量+硫酸质量-氢气质量计算出溶液质量，最后再计算溶质的质量分数即可。
【解答】（1）比较第1组和第2组数据可知，10g混合物中含有铜的质量为8g，
那么镁的质量分数为：10g-8g10g×100%=20%。
（2）在第3组数据中，20g混合物中镁的质量为：20g×20%=4g；
如果镁全部反应，那么剩余固体的质量为：20g-4g=16g；
因为17g>16g，那么镁没有完全反应，而稀硫酸恰好完全反应。
因此：20g-17g=3g镁正好和100g稀硫酸完全反应。
在第4组数据中，与120g硫酸反应的镁的质量为：3g×120g100g=3.6g；
那么剩余固体的质量m=20g-3.6g=16.4g。
（3）在第3次实验中，设生成氢气的质量为x，生成硫酸镁的质量为y；
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
  24  120  2
  3g  y    x
243g=120y=2x； 解得：x=0.25g，y=15g；
那么所得溶液的溶质质量分数：15g3g+100g-0.25g×100%=14.6%。