Question

（1）將Xg氧化銅粉末加入到100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向所得藍(lán)色溶液中加入Wg鐵粉，充分反應(yīng)后，過濾、烘干，得到干燥的固體物質(zhì)仍是W g．則原先加入的氧化銅質(zhì)量X的值是________，加入鐵粉的質(zhì)量W的值至少是________．
（2）某地出產(chǎn)的石灰石里所含雜質(zhì)既不溶于水也不與鹽酸反應(yīng)．為測定該石灰石中碳酸鈣的含量，現(xiàn)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：稱取25g石灰石放在質(zhì)量為115g的燒杯中，向其中加入100g稀鹽酸，反應(yīng)恰好完全，這時稱得燒杯及其中物質(zhì)質(zhì)量共為231.2g．求：
①石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確到0.1%）．

Answer 1

解：（1）設(shè)原先氧化銅的質(zhì)量為m，則與氧化銅反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量x，生成硫酸銅的質(zhì)量y
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80 98 160
m x y
x=

y=2m
設(shè)加入鐵粉與硫酸銅溶液充分反應(yīng)固體增加的質(zhì)量為a；與剩余稀硫酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為b，
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu 固體質(zhì)量增加
56 160 64 64-56=8
2m a

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56 98
b 100g×14%-
b=8-0.7m
反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變，即與硫酸反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量等于與硫酸銅反應(yīng)固體增加的質(zhì)量，即：a=b
0.1m=8-0.7m 解得m=10g
由題意可知，硫酸最終全部裝化為硫酸亞鐵，設(shè)硫酸亞鐵的質(zhì)量為Z：
H₂SO₄ ～FeSO₄
98 152
14g×100% Z
Z=g
加入鐵粉的質(zhì)量W=g××100%=8g
（2）①由題意可知，反應(yīng)中生成的二氧化碳的質(zhì)量為：
25g+115g+100g-231.2g=8.8g
設(shè)25g石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量為p，反應(yīng)生成氯化鈣的質(zhì)量為q
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 111 44
p q 8.8g
解得：p=20g
解得 q=22.2g
石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=80.0%
②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：
=20.0%
答：（1）10，8；（2）①石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是80.0%，②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是20.0%
分析：（1）根據(jù)題意，從CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，可以看出鐵轉(zhuǎn)化出銅，這是一個使固體質(zhì)量增加的過程，而題目明確的說明過濾后的固體質(zhì)量與投入的鐵粉質(zhì)量相同，這只能說明氧化銅被溶解后，硫酸仍然有剩余，剩余的硫酸繼續(xù)消耗鐵粉，且消耗鐵粉的質(zhì)量與前一步固體增加的質(zhì)量相等；利用這一等量關(guān)系，計(jì)算所加入氧化銅的質(zhì)量；由題意可知，硫酸最終全部裝化為硫酸亞鐵，根據(jù)硫酸根守恒可以求出加入鐵粉的質(zhì)量W的值；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，燒杯及其中物質(zhì)減少的質(zhì)量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，由二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的方程式可求出碳酸鈣、氯化鈣的質(zhì)量，由以上數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．
點(diǎn)評：解答（1）題時，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．