Question

2．取一定量CuO粉末與0.5L稀硫酸充分反應后，將一根50g鐵棒插入上述溶液中，至鐵棒質量不再變化時，鐵棒增重0.24g，并收集到224mL H₂（標準狀況）．
計算：（1）與稀硫酸反應的鐵的物質的量
（2）此CuO粉末的質量
（3）原稀硫酸的物質的量濃度．

Answer 1

分析 由信息可知，加入鐵反應還生成氫氣，則一定量的CuO粉末與0.5L稀硫酸充分反應，發生CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，且硫酸剩余，然后加Fe，發生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，然后結合氣體的體積及質量差計算．

解答 解：（1）氧化銅能與硫酸反應生成硫酸銅和水，生成的硫酸銅能與鐵反應生成硫酸亞鐵和銅，生成的銅附著在鐵的表面，鐵能與硫酸反應生成氫氣，設生成0.02g氫氣需要鐵的質量為x則有
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56  1mol       2
x  0.01mol   0.02g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.02}$，
 x=0.56g，其物質的量為$\frac{0.56g}{56g/mol}$=0.01mol，
答：與硫酸反應的鐵的物質的量為0.01mol；
（2）與硫酸銅反應的鐵的質量為50g-0.56g=49.44g，反應后鐵棒的質量為50.24g，說明鐵與硫酸銅反應時增重的質量為50.24g-49.44g=0.8g，設硫酸銅的質量為y，根據反應的化學方程式則有
 Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu△m
 56  160         64   8
      y              0.8g
$\frac{160}{y}=\frac{8}{0.8g}$，
 解得y=16g，
設氧化銅的質量為z．則有
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80         160
z           16g
$\frac{80}{z}=\frac{160}{16g}$，解得z=8g，
答：此CuO粉末的質量為8g；
（3）原稀硫酸的物質的量濃度為：$\frac{0.01+\frac{16g}{160g}}{0.5L}$=0.22mol/L，答：原稀硫酸的物質的量濃度為0.22mol/L．

點評 本題考查了金屬活動性順序的應用以及根據化學方程式的計算，注意發生的化學反應及反應中過量的分析是解答本題的關鍵，差量法計算為解答的難點．