Question

某同學做如下實驗：第一步：將一定量的氧化銅粉末加入到稀H₂SO₄中微熱，待氧化銅完全溶解，得到藍色溶液．第二步：向上述藍色溶液中加入m克鐵粉，充分反應后過濾，將所得固體進行干燥并稱量，得質量為n克．
（1）若硫酸與氧化銅恰好完全反應，則m

 

n（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）如加入鐵粉后，硫酸仍有剩余，則m和n的大小關系可能有幾種情況，分別是

 

、

 

、

 

；（每空1分）
（3）在第（2）小題m和n的可能關系中，任選一種情況通過計算加以分析證明．（3分）

Answer 1

分析：由金屬活動性強弱關系鐵＞氫＞銅，根據題意可知，所加入的鐵粉會與氧化銅和稀硫酸反應生成的硫酸銅發生置換反應，若稀硫酸有剩余時還會與剩余的稀硫酸繼續反應；鐵與硫酸銅反應時會使所得固體質量增加，而鐵與稀硫酸反應時會使所得固體質量減少，利用增加與減少的大小關系，進行分析固體質量與所加入鐵粉質量的大小關系．

解答：解：（1）若硫酸與氧化銅恰好完全反應，得到藍色溶液為硫酸銅溶液，所加入的m克鐵粉只與硫酸銅發生反應而生成銅，根據反應的化學方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，每56份質量的鐵可置換出64份質量的銅，因此，充分反應后過濾，進行干燥并稱量所得固體質量大于加入鐵粉的質量，即m＜n；
（2）如加入鐵粉后，硫酸仍有剩余，則所加入的m克鐵粉既與硫酸銅發生反應而生成銅使所得固體質量有所增加，又與稀硫酸反應放出氫氣而使剩余固體質量減少；若固體增加的質量大于固體減少的質量，則有m＞n；若固體增加的質量大于固體減少的質量，則有m＜n；若固體增加的質量與固體減少的質量相等，則有m=n；

故答案為：（1）＜；
（2）m＞n；m＜n；m=n；

（3）因H₂SO₄過量，鐵無剩余，則n克為銅，
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56             64

56n

64

g=

7n

8

g     n g
Fe與CuSO₄反應后固體增加質量為（n-

7n

8

）克，而與H₂SO₄反應的鐵的質量為（m-

7n

8

）克，
若（m-

7n

8

）＞（n-

7n

8

）則m＞n
若（m-

7n

8

）＜（n-

7n

8

）則m＜n
若（m-

7n

8

）=（n-

7n

8

） 則m=n．

點評：解答本題時，分析得出鐵與硫酸銅反應時會使所得固體質量增加而鐵與稀硫酸反應時會使所得固體質量減少是解決問題的關鍵．