Question

【題目】向100mLH2SO4與CuSO4的混合溶液中加入11.2g鐵粉，充分反應后固體質量仍為11.2g 。將反應后得到的固體再與足量的稀硫酸反應可得到標準狀況下氣體2.24L。

（1）求混合液中的H2SO4與CuSO4的物質的量之比；

（2）求混合液中H2SO4的物質的量濃度。

Answer 1

【答案】1:7 0.125mol/L

【解析】

向含H2SO4和CuSO4的混合溶液中加入11.2g鐵粉，根據反應后得到的固體再與足量的稀硫酸反應可得到標準狀況下氣體2.24L，說明鐵過量。由于鐵能與硫酸、硫酸銅發生反應，得固體質量仍為11.2g，說明參加反應的鐵與生成的銅的質量相等。根據鐵和硫酸銅反應的化學方程式，由銅的質量可求出與硫酸銅反應的鐵的質量，進而求出與硫酸反應的鐵的質量，最后根據鐵和硫酸反應的方程式求出硫酸的質量，進而求得物質的量之比。

將反應后得到的固體再與足量的稀硫酸反應可得到標準狀況下氣體2.24L，說明11.2g鐵與H2SO4和CuSO4反應后仍有剩余，因鐵與稀硫酸反應生成的氣體是氫氣，所以n（H2）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，由Fe+ H2SO4 ═FeSO4 +H2 ↑可知，Fe與H2的物質的量之比是1:1，所以與H2SO4和CuSO4反應后剩余的鐵的物質的量是0.1mol，質量是0.1mol×56g/mol=5.6g。則與H2SO4和CuSO4反應Fe的質量是（11.2-5.6）=5.6g，根據反應前后固體質量不變，則生成銅的質量也為5.6g。設與硫酸銅反應的鐵的質量為x，所含CuSO4的物質的量為y，

Fe+ CuSO4═FeSO4+ Cu

56 1mol 64

x y 5.6g

根據關系式解得： x=4.9g y=0.0875mol，

那么與硫酸反應的鐵的質量為：5.6g ﹣ 4.9g=0.7g

設混合溶液中所含H2SO4的物質的量為 z

Fe+ H2SO4 ═FeSO4 +H2 ↑

56 1mol

0.7g z

根據關系式解得： z=0.0125mol，所以混合溶液中所含H2SO4和CuSO4的物質的量之比為0.0125: 0.0875 =1:7，故答案是1:7。

（2）. 根據（1）中分析可知，原混合溶液中所含H2SO4的物質的量是0.0125mol，則c（H2SO4）= 0.0125mol÷0.1L=0.125mol/L，故答案是0.125mol/L。