Question

19．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500g，向其中加入溶質質量分數為20%的氫氧化鈉溶液．測得沉淀質量與所加入的氫氧化鈉溶液的質量關系如圖．根據圖中所得數據計算：
（1）反應生成的Cu（OH）₂的質量為19.6g；
（2）該廢水中硫酸的溶質質量分數；（請寫出計算過程）
（3）廢水中所含硫酸的質量為9.8克；當加入120g氫氧化鈉溶液反應后，求所得溶液中溶質的質量分數是7.1%（結果精確到0.1%）．

Answer 1

分析 向含有硫酸和硫酸銅的溶液中加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉先與硫酸進行反應，待硫酸完全反應時氫氧化鈉繼續與硫酸銅發生反應生成氫氧化銅藍色沉淀；由反應圖象中的曲線可得知恰好完全反應時生成沉淀19.6g時消耗氫氧化鈉溶液的總質量為120g；根據氫氧化鈉與硫酸銅反應的化學方程式，利用生成沉淀的質量可計算出反應所消耗氫氧化鈉的質量；
加入的氫氧化鈉總質量與形成沉淀所消耗的質量的差即為中和硫酸時所消耗的氫氧化鈉，由此質量可根據反應的化學方程式計算出廢水中硫酸的質量，最后利用硫酸質量與500g廢水的質量比計算該廢水中硫酸的溶質質量分數．

解答 解：（1）由圖可知：反應生成的Cu（OH）₂的質量為19.6g；故填：19.6；
（2）設與CuSO₄反應的NaOH溶液的質量為x，生成硫酸鈉的質量為y，
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
       80      98        142
      x×20%  19.6g       y
$\frac{80}{x×20%}=\frac{98}{19.6g}=\frac{142}{y}$
x=80g，y=28.4g
設500g該廢水中H₂SO₄的質量為z，生成硫酸鈉的質量為m
H₂SO₄ +2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
98      80            142
z  （120g-80g）×20%    m
$\frac{98}{z}=\frac{80}{（120g-80g）×20%}=\frac{142}{m}$
z=9.8g，m=14.2g
該廢水中硫酸的溶質質量分數：$\frac{9.8g}{500g}×100%$=1.96%；
（3）廢水中所含硫酸的質量為9.8g；
當加入120g氫氧化鈉溶液反應后，求所得溶液中溶質的質量分數是：$\frac{28.4g+14.2g}{500g+120g-19.6g}×100%$=7.1%；
故填：9.8；7.1%

點評 對反應的圖象中曲線進行分析，該曲線的起點表示硫酸被完全反應、折點表示硫酸銅與氫氧化鈉恰好完全反應．