Question

將16g CuO粉末加入到200g一定質量分數(shù)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(shù)．
（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

分析：因為鐵與硫酸銅反應生成銅，固體質量增加，根據(jù)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(jù)W g銅完全來自氧化銅，故可以計算出W的值．

解答：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(jù)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

80

98

=

16g

x

x=19.6g
W g銅完全來自氧化銅，根據(jù)元素守恒，則W=

64

80

×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

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

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(shù)=

22.4g

200g

×100%=11.2%
由以上計算可知，只有當W取值為等于或大于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(shù)為11.2%．（2）當W取值為等于或大于12.8g時，才能滿足加入鐵粉和得到固體質量相等的要求．

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．