Question

15．將一些氧化銅粉末加入到100g質(zhì)量分數(shù)為14%的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向該溶液中加入16.8g鐵粉，充分反應(yīng)過濾，得到干燥的固體物質(zhì)仍為16.8g．求：
（1）原加入的氧化銅的質(zhì)量是多少克？
（2）最后得到溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，硫酸銅和鐵會生成硫酸亞鐵和銅，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，然后依據(jù)反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變進行分析；
（2）最后生成的溶質(zhì)是FeSO₄，它是由兩部分生成的．第一部分與CuSO₄反應(yīng)得到的FeSO₄，第二部分是鐵與剩余硫酸生成的FeSO₄，反應(yīng)后溶液中總共含有FeSO4為兩部分的質(zhì)量和；根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)后所得溶液總質(zhì)量=100g稀硫酸+氧化銅的質(zhì)量+鐵的質(zhì)量-析出的銅的質(zhì)量（與鐵的質(zhì)量相等）-氫氣質(zhì)量，由于參加反應(yīng)鐵的質(zhì)量與析出固體的質(zhì)量相等，所以，反應(yīng)后所得溶液的總質(zhì)量=100g稀硫酸+氧化銅的質(zhì)量-氫氣質(zhì)量．則最后得到溶液的質(zhì)量分數(shù)為生成FeSO₄的總質(zhì)量與反應(yīng)后所得溶液總質(zhì)量的比．

解答 解：（1）設(shè)與硫酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為x，與硫酸銅反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為y，固體增加質(zhì)量為m
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑   固體減少
56                       56
 x                        x
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu  固體質(zhì)量增加
56              64       8
y                       m
$\frac{56}{y}$=$\frac{8}{m}$
m=$\frac{y}{7}$
所以x+y=16.8①
化學(xué)反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變，所以 x=$\frac{y}{7}$②
由①②可知，x=2.1g，y=16.8g-2.1g=14.7g
設(shè)氧化銅質(zhì)量為z，
Fe--CuSO₄---CuO
56             80
14.7g           z
$\frac{56}{14.7g}$=$\frac{80}{z}$
  z=21g
鐵生成硫酸亞鐵質(zhì)量為m，生成氫氣為a
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑  
56         152   2
2.1g        m    a
$\frac{56}{2.1g}$=$\frac{152}{m}$=$\frac{2}{a}$
m=5.7g
a=0.075g
$\frac{21g+5.7g}{100g-0.075g}$×100%=26.7%．
故答案為：（1）21g；
（2）26.7%．

點評 分析固體質(zhì)量不變的原因是解決本題的關(guān)鍵：要使加入的鐵粉和得到的固體質(zhì)量相等必須使硫酸消耗多余的Fe，且消耗鐵粉的質(zhì)量與置換出銅固體增加的質(zhì)量相等．