Question

將一些氧化銅粉末加入到100克14%的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向該藍色溶液中加入20克鐵粉（過量），充分反應后過濾，仍得到干燥后的固體物質20克．求：（1）原加入的氧化銅有多少克？（2）最后得到的溶液溶質質量分數是多少？

Answer 1

分析：由題意可知，共有3個主要反應：①CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O②Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑③Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，鐵參加反應兩部分．由于100克14%的硫酸最終全部轉化成FeSO₄，故可先求出FeSO₄和總的鐵的質量．由于加入20g鐵最后質量不變，所以增重的質量和與硫酸反應消耗的鐵的質量相等，利用反應的物質的質量關系，可求出氧化銅的質量，與硫酸銅反應的鐵的質量．根據以上計算可求出與硫酸反應的鐵的質量，進而求出生成的氫氣的質量，最后求出得到的溶液溶質質量分數．

解答：解：由題意可知，發生的反應有：CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，
（1）設參加反應的Fe的總質量為x，反應生成FeSO₄的總質量為y，則由上述反應可得：
Fe～H₂SO₄ ～FeSO₄
56     98      152
x  100g×14%    y

56

98

=

x

100g×14%

   解之得：x=8g 

98

152

=

100g×14%

y

  解之得：y=21.7g
由題意可知，由于鐵參加的反應有兩部分，一部分與硫酸反應，另一部分與硫酸銅反應，因為加入20g鐵最后質量不變，所以，參加反應的鐵的總質量與增重的銅的質量相等，即生成的銅的質量為8g．
依題意得：設加入的氧化銅的質量為a，與CuSO₄反應的鐵的質量為c，則由上述反應可得：
  Cu～CuO～CuSO₄～Fe
 64    80         56
 8g    a          c

64

80

=

8g

a

    解之得：a=10g

64

56

=

8g

c

    解之得：c═7g
（2）由題知，與硫酸反應的鐵為8g-7g═1g
設反應生成H₂的質量為b
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56              2
1g              b

56

2

=

1g

b

    解之得：b=0.036g
所以最后得到的溶液溶質質量分數=

21.7g

100g+10g-0.036g

×100%=19.74%．
答：（1）原加入的氧化銅有10克；（2）最后得到的溶液溶質質量分數是19.74%．

點評：本題考查了復雜的化學方程式的計算，解題的關鍵是首先審清題意，發生反應有哪些，物質的質量關系有哪些．