Question

將16g CuO粉末加入到200g一定質量分數的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向藍色溶液中加入W g鐵粉，充分反應后過濾，將濾渣小心干燥后得固體物質為W g．
求：
（1）所加稀硫酸中溶質的質量分數．
（2）當W取何值時，才能滿足加入鐵粉和得到固體質量相等．

Answer 1

解：鐵與硫酸銅反應生成銅，鐵的相對原子質量為56，而銅為64，故應是固體質量增加，根據加入W g鐵粉，與硫酸銅反應后得到固體物質為Wg可知，鐵粉沒有完全反應，硫酸銅完全反應，生成的W g固體物質是銅的質量，16g CuO粉末與稀硫酸完全反應，設需要硫酸的質量為x
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80 98
16g x

x=19.6g
W g銅完全來自氧化銅，根據元素守恒，則W=×100%×16g=12.8g
設生成12.8g銅需要鐵的質量為y
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56 64
y 12.8g

y=11.2g
則剩余鐵的質量為：12.8g-11.2g=1.6g
設與1.6g鐵反應需要硫酸的質量為z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 98
1.6g z

z=2.8g
故參加反應的硫酸的質量=19.6g+2.8g=22.4g
故硫酸的質量分數=×100%=11.2%
由以上計算可知，只有當W取值為12.8g時，才能滿足加入鐵粉和得到固體質量相等．
答：（1）所加稀硫酸中溶質的質量分數為11.2%．（2）當W取值為12.8g時，才能滿足加入鐵粉和得到固體質量相等的要求．
分析：因為鐵與硫酸銅反應生成銅，固體質量增加，根據加入W g鐵粉，與硫酸銅反應后得到固體物質為Wg可知，鐵粉沒有完全反應，剩余的鐵粉與稀硫酸反應，最后得到的W g固體物質為銅的質量，根據W g銅完全來自氧化銅，故可以計算出W的值．
點評：本題解題的關鍵是判斷出有一部分鐵粉與稀硫酸反應，最后得到的固體全部是銅的質量．