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15.（12分）[2025天水]“金粉”(Cu-Zn合金)是一种金属颜料，可用于文物修复。某化学兴趣小组为测定“金粉”中铜的含量，进行了如图所示的实验。请根据图示数据计算：
（1）生成氢气的质量为
（2）该“金粉”中铜的质量分数。（写出计算过程，下同）
（3）所用稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量分数。
（1）生成氢气的质量为
0.2 g
。（2）该“金粉”中铜的质量分数。（写出计算过程，下同）
（3）所用稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量分数。
答案
15.（1）0.2 g
解:设25 g“金粉”中锌的质量为x,所用稀硫酸中H₂SO₄的质量为y。
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}↑}$
65 98 2
x y 0.2 g
$\dfrac{65}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$ $x=6.5\ \mathrm{g}$
$\dfrac{98}{2}=\dfrac{y}{0.2\ \mathrm{g}}$ $y=9.8\ \mathrm{g}$
（2）25 g“金粉”中铜的质量为25 g-6.5 g=18.5 g,该“金粉”中铜的质量分数为$\dfrac{18.5\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=74\%$。
（3）所用稀硫酸中H₂SO₄的质量分数为$\dfrac{9.8\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{g}}×100\%=9.8\%$。
答:(2)该“金粉”中铜的质量分数为74%。(3)所用稀硫酸中H₂SO₄的质量分数为9.8%。
解:设25 g“金粉”中锌的质量为x,所用稀硫酸中H₂SO₄的质量为y。
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}↑}$
65 98 2
x y 0.2 g
$\dfrac{65}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$ $x=6.5\ \mathrm{g}$
$\dfrac{98}{2}=\dfrac{y}{0.2\ \mathrm{g}}$ $y=9.8\ \mathrm{g}$
（2）25 g“金粉”中铜的质量为25 g-6.5 g=18.5 g,该“金粉”中铜的质量分数为$\dfrac{18.5\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}}×100\%=74\%$。
（3）所用稀硫酸中H₂SO₄的质量分数为$\dfrac{9.8\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{g}}×100\%=9.8\%$。
答:(2)该“金粉”中铜的质量分数为74%。(3)所用稀硫酸中H₂SO₄的质量分数为9.8%。
解析
【分析】
这道题的解题思路非常清晰：第一步，先利用质量守恒定律求生成氢气的质量，反应前所有物质的总质量是25g金粉加上100g稀硫酸，反应后烧杯内剩余物质总质量是124.8g，两者的差值就是逸出的氢气的质量，这是整道题的计算突破口。第二步，明确Cu-Zn合金中只有锌能和稀硫酸发生反应，铜不与稀硫酸反应，因此可以根据锌和硫酸反应的化学方程式，代入已经算出的氢气质量，计算出参与反应的锌的质量，用金粉总质量减去锌的质量就得到铜的质量，进而求出铜的质量分数。第三步，同样根据化学方程式，用氢气质量计算出100g稀硫酸中溶质H₂SO₄的质量，再除以稀硫酸的总质量，就能得到稀硫酸中H₂SO₄的质量分数。
【解析】
（1）根据质量守恒定律，生成氢气的质量 = 反应前总质量 - 反应后剩余物质质量 = 25g + 100g - 124.8g = 0.2g。
（2）设25g“金粉”中锌的质量为x，所用稀硫酸中H₂SO₄的质量为y。
写出反应的化学方程式：
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
标注各物质的相对分子质量：65（Zn）、98（$\ce{H_{2}SO_{4}}$）、2（$\ce{H_{2}}$），已知生成氢气质量为0.2g，列比例式：
$\frac{65}{2}=\frac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得$x=6.5\ \mathrm{g}$
25g“金粉”中铜的质量为：$25\ \mathrm{g} - 6.5\ \mathrm{g}=18.5\ \mathrm{g}$
则该“金粉”中铜的质量分数为：$\frac{18.5\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% =74\%$
（3）根据化学方程式列硫酸和氢气的比例式：
$\frac{98}{2}=\frac{y}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得$y=9.8\ \mathrm{g}$
所用稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量分数为：$\frac{9.8\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{g}} × 100\% =9.8\%$
【答案】
（1）0.2 g；（2）74%；（3）9.8%
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式计算，溶质质量分数计算
【点评】
本题是金属合金与酸反应的基础综合计算题，核心是利用质量差法快速得到生成氢气的质量，作为后续计算的已知量，易错点是容易忽略铜不与稀硫酸反应的性质，代入铜的质量进行计算，整体属于课标要求掌握的常规计算题型，能有效考察学生对化学方程式计算、溶质质量分数计算的综合应用能力。
【难度系数】
0.7
这道题的解题思路非常清晰：第一步，先利用质量守恒定律求生成氢气的质量，反应前所有物质的总质量是25g金粉加上100g稀硫酸，反应后烧杯内剩余物质总质量是124.8g，两者的差值就是逸出的氢气的质量，这是整道题的计算突破口。第二步，明确Cu-Zn合金中只有锌能和稀硫酸发生反应，铜不与稀硫酸反应，因此可以根据锌和硫酸反应的化学方程式，代入已经算出的氢气质量，计算出参与反应的锌的质量，用金粉总质量减去锌的质量就得到铜的质量，进而求出铜的质量分数。第三步，同样根据化学方程式，用氢气质量计算出100g稀硫酸中溶质H₂SO₄的质量，再除以稀硫酸的总质量，就能得到稀硫酸中H₂SO₄的质量分数。
【解析】
（1）根据质量守恒定律，生成氢气的质量 = 反应前总质量 - 反应后剩余物质质量 = 25g + 100g - 124.8g = 0.2g。
（2）设25g“金粉”中锌的质量为x，所用稀硫酸中H₂SO₄的质量为y。
写出反应的化学方程式：
$\ce{Zn + H_{2}SO_{4} = ZnSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
标注各物质的相对分子质量：65（Zn）、98（$\ce{H_{2}SO_{4}}$）、2（$\ce{H_{2}}$），已知生成氢气质量为0.2g，列比例式：
$\frac{65}{2}=\frac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得$x=6.5\ \mathrm{g}$
25g“金粉”中铜的质量为：$25\ \mathrm{g} - 6.5\ \mathrm{g}=18.5\ \mathrm{g}$
则该“金粉”中铜的质量分数为：$\frac{18.5\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{g}} × 100\% =74\%$
（3）根据化学方程式列硫酸和氢气的比例式：
$\frac{98}{2}=\frac{y}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得$y=9.8\ \mathrm{g}$
所用稀硫酸中$\ce{H_{2}SO_{4}}$的质量分数为：$\frac{9.8\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{g}} × 100\% =9.8\%$
【答案】
（1）0.2 g；（2）74%；（3）9.8%
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式计算，溶质质量分数计算
【点评】
本题是金属合金与酸反应的基础综合计算题，核心是利用质量差法快速得到生成氢气的质量，作为后续计算的已知量，易错点是容易忽略铜不与稀硫酸反应的性质，代入铜的质量进行计算，整体属于课标要求掌握的常规计算题型，能有效考察学生对化学方程式计算、溶质质量分数计算的综合应用能力。
【难度系数】
0.7
