Question

17．向100g CuSO₄與H₂SO₄的混合溶液中加入質量分數為20%的氫氧化鈉溶液，產生沉淀的質量與所加氫氧化鈉溶液的質量關系如圖所示，回答下列問題：
（1）由圖象可知，NaOH先與混合溶液中H₂SO₄發生反應．
（2）生成沉淀Cu（OH）₂的質量是多少？
（3）當加入NaOH溶液的質量為40 g時，所得溶液中Na₂SO₄的質量分數是多少？（結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據開始沒有沉淀生成，說明硫酸過量，所以開始時硫酸和NaOH溶液反應生成硫酸鈉和水進行解答；
（2）從圖中可看出20g氫氧化鈉溶液與混合溶液中的硫酸恰好完全反應，20g氫氧化鈉溶液與混合溶液中的硫酸銅恰好完全反應．可利用氫氧化鈉與硫酸銅反應的化學方程式，根據氫氧化鈉的質量求出沉淀氫氧化銅的質量；
（3）所得溶液中溶質的質量分數=$\frac{溶質質量}{溶液質量}$×100%，溶質是硫酸鈉，包括硫酸與氫氧化鈉反應生成的硫酸鈉和硫酸銅與氫氧化鈉反應生成的硫酸鈉；溶液的質量=所加入的所用物質的總質量-生成沉淀的質量．

解答 解：（1）根據開始沒有沉淀生成，說明硫酸過量，所以開始時硫酸和NaOH溶液反應生成硫酸鈉和水；
（2）設產生沉淀的質量為x，同時生成硫酸鈉的質量為y，20g氫氧化鈉溶液中溶質質量=20g×20%=4g
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
              80           98             142
              4g              x               y
$\frac{80}{4g}=\frac{98}{x}=\frac{142}{y}$
x=4.9g
y=7.1g
設與硫酸反應生成的硫酸鈉質量為z，
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O          
80                    142                   
20g×20%             z    
$\frac{80}{20g×20%}=\frac{142}{z}$
z=7.1g；
不飽和溶液中Na₂SO₄總質量為：7.1 g+7.1 g=14.2 g；
不飽和溶液的質量為：100 g+40 g-4.9 g=135.1 g；
所得不飽和溶液中Na₂SO₄質量分數：$\frac{14.2g}{135.1g}$×100%=10.5%        
答案：
（1）H₂SO₄；
（2）生成沉淀Cu（OH）₂的質量是4.9g；
（3）所得溶液中Na₂SO₄的質量分數是10.5%．

點評 本題主要考查學生利用化學方程式進行計算的能力．解題的關鍵是結合物質間反應的情況，正確分析圖示數據，細心解答．