Question

3．某環保小組監測到一濕法冶銅廠排放的廢水中含有硫酸和硫酸銅兩種污染物，為測定該廢水中各污染物的含量，給冶銅廠提供處理廢水的參考，環保小組的同學進行了以下實驗．取廢水200g，向其中加入溶質質量分數為20%的氫氧化鈉溶液．測得生成沉淀的質量與所加入的氫氧化鈉溶液的質量關系如表：

加入的氫氧化鈉溶液的質量/g	40	80	120	160
生成沉淀的質量/g	0	9.8	19.6	19.6

根據所得數據分析和計算：
（1）向200g該廢水中加入足量的氫氧化鈉溶液產生沉淀的質量為19.6g．
（2）求200g該廢水中硫酸銅的溶質質量分數．
（3）200g該廢水中硫酸的溶質質量為9.8g．
（4）另取同樣的200g該廢水，向其中加入17.1%的Ba（OH）₂溶液．請你畫出加入Ba（OH）₂溶液的質量與產生沉淀的質量的關系圖．

Answer 1

分析 （1）根據表中數據分析產生沉淀的質量；
（2）根據氫氧化銅的質量結合方程式求解硫酸銅的質量，進一步計算廢水中硫酸銅的溶質質量分數；
（3）由表中數據可知每40g氫氧化鈉溶液與硫酸銅反應生成沉淀9.8g，所以前40g氫氧化鈉溶液與硫酸反應，根據氫氧化鈉的質量計算硫酸的質量；
（4）分別計算硫酸與Ba（OH）₂溶液恰好反應的沉淀質量和所用Ba（OH）₂溶液質量以及硫酸銅與Ba（OH）₂溶液恰好反應的沉淀質量和所用Ba（OH）₂溶液質量，描點連線．

解答 解：（1）根據表中數據分析產生沉淀的質量為19.6g；
（2）設200g廢水中CuSO₄的質量為x
CuSO₄+2NaOH═Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
160            98
x             19.6 g
$\frac{160}{x}$=$\frac{98}{19.6g}$
x=32 g
廢水中硫酸銅的溶質質量分數為$\frac{32g}{200g}$×100%=16%；
答：廢水中硫酸銅的溶質質量分數為16%．
（3）由表中數據可知每40g氫氧化鈉溶液與硫酸銅反應生成沉淀9.8g，所以前40g氫氧化鈉溶液與硫酸反應．
設廢水中硫酸的質量為y
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
98     80
y     40g×20%
$\frac{98}{y}$=$\frac{80}{40g×20%}$
y=9.8g
答：廢水中硫酸的質量為9.8g；
（4）設廢液中硫酸與Ba（OH）₂溶液恰好反應的硫酸鋇質量為n，所用Ba（OH）₂溶液質量m
H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+2H₂O
98      171     233
9.8 g  m×17.1%  n
$\frac{98}{9.8g}$=$\frac{171}{m×17.1%}$=$\frac{233}{n}$
m=100g
n=23.3g
設廢液中硫酸銅與Ba（OH）₂溶液恰好反應的硫酸鋇質量為a，氫氧化銅質量為b，所用Ba（OH）₂溶液質量為c．
CuSO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+Cu（OH）₂↓
160     171      233      98
32 g   c×17.1%   a        b
$\frac{160}{32g}$=$\frac{171}{c×17.1%}$=$\frac{233}{a}$=$\frac{98}{b}$
a=46.6g，
b=19.6g，
c=200g
氫氧化鋇與廢液中的硫酸和硫酸銅反應完全時，生成沉淀為
23.3 g+46.6 g+19.6 g=89.5 g
消耗Ba（OH）₂溶液質量為100 g+200 g=300 g
所以加入Ba（OH）₂溶液的質量與產生沉淀的質量的關系圖為

故答案為：（1）19.6g；
（2）16%；
（3）9.8g；
（4）

點評 本題是一道綜合性很強的根據化學方程式計算，只要找準已知量和相應未知量是解答此類題目的關鍵所在，關于作圖要找準起始點和折點即可．