Question

(08上海嘉定區期末)某研究性學習小組擬用銅屑與氧化銅混合物與硫酸和硝酸組成的混酸反應來制取CuSO₄?5H₂O晶體，混酸中硝酸的還原產物為NO，反應過程中不產生SO₂，反應后的溶液中不含Cu（NO₃）₂， 反應中固體完全溶解，兩種酸均恰好完全反應。設固體混合物的總質量為480 g，其中銅屑的質量分數為x，試回答下列問題：

    （1）所得硫酸銅晶體的質量y為：                       g（用x表示）；

    （2）若x =0.4，混酸中HNO₃與H₂SO₄的物質的量之比為：            ；

（3）若x =0.4，480g固體混合物與一定量混酸微熱后，充分反應，冷卻恰好只得到CuSO₄?5H₂O，試求原混酸中H₂SO₄的質量分數（寫出計算過程）。

Answer 1

答案：

   （1）1875x+1500-1500x=375x+1500（2分）

 Cu――CuSO₄?5H₂O               CuO--------- CuSO₄?5H₂O

64/480x      250/a              80/[480(1-x)]     250/b

  y=a+b=（250×480x）/64+250×480(1-x)/80=1875x+1500-1500x=375x+1500

   (2) 1∶3.3 

當x=0.4  m(Cu) = 480×0.4=192g m(CuO)=480g-192g=288g

n(Cu) =192/64=3mol   n(CuO) = 288/80=3.6mol 

 n(Cu) +n(CuO)=3mol +3.6mol = 6.6mol

 由Cu守恒得： n(H₂SO₄)=n(CuSO₄?5H₂O)=6.6mol

設HNO₃為xmol ,由得失電子數相同得： 2×480×0.4/64=3x     x=2  

 n(HNO₃)：n(H₂SO₄)=2:6.6=1:3.30

  (3) m(CuSO₄?5H₂O)=6.6mol×250g/mol=1650g

   n(HNO₃) =2mol 則放出NO為2mol，質量為2×30=60g

 根據質量守恒：m(溶液)=1650+2×30-480=1230g

所以，H₂SO₄%=6.6×98/12300×100％=52.6%