Question

將4.0g氧化銅粉末加入到100g溶質的質量分數為14.7%的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，然后，再向其中加入一定量的鐵粉，最終得到不含硫酸只含FeSO₄的溶液．
試求：
（1）所加鐵粉的質量； 
（2）最后得到溶液中溶質的質量分數．

Answer 1

【答案】分析：根據氧化銅的質量可以算出消耗的硫酸的質量，生成的硫酸銅的質量，加入的鐵粉一部分與剩余的硫酸反應，一部分與生成的硫酸銅反應，用總硫酸的質量減去與氧化銅反應的硫酸質量，就是與鐵反應的硫酸質量，根據這一質量算出與硫酸反應的鐵的質量，根據生成的硫酸銅質量算出與硫酸銅反應的鐵質量，二者的和就是加入鐵粉的質量，根據鐵粉的質量算出兩個反應中生成的溶質硫酸亞鐵的質量，再除以反應后總溶液的質量即可．
解答：解：設與4.0g氧化銅粉末反應消耗硫酸質量為X，同時生成硫酸銅質量為Y則：
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
 80  98     160
 4g   X      Y
根據：解得X=4.9g 根據：解得Y=8g
根據題意可知與鐵粉反應的硫酸質量為：100g×14.7%-4.9g=9.8g，設與9.8g硫酸反應消耗鐵的質量為M₁，同時生成硫酸亞鐵的質量為N₁，生成氫氣質量為Z則：
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56  98     152  2
M₁   9.8g   N₁  Z
根據：解得M₁=5.6g，根據：解得N₁=15.2g，根據：解得Z=0.2g
設與8g硫酸銅反應消耗鐵的質量為M₂，生成硫酸亞鐵質量為N₂，同時生成銅的質量為R則：
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu
56  160    152  64
M₂ 8g     N₂   R
根據：解得M₂=2.8g，根據：解得N₂=7.6g，根據：解得R=3.2g．
（1）所加鐵粉質量：5.6g+2.8g=8.4g；
（2）反應后溶質質量為：15.2g+7.6g=22.8g，反應后溶液質量為：4.0g+100g+8.4g-3.2g-0.2g=109g，所以反應后所得溶液的質量分數為：=20.9%
故答案為：（1）8.4g；（2）20.9%．
點評：本題容易出錯的地方是反應后總溶液的質量的計算，有的同學忘記加上鐵粉的質量，有的同學忘記減去生成的銅的質量，有的同學容易忘記減去生成的氫氣的質量．