Question

兩份等質量的銅片，一份直接與足量的質量分數為98.0%的濃硫酸（密度為1.84 g·cm^－3）反應，另一份先制成氧化銅，再與足量的稀硫酸反應。結果兩種方法得到的硫酸銅質量相等，消耗兩酸的體積也相等。求濃、稀硫酸的物質的量濃度。?

Answer 1

c（濃H₂SO₄）="18.4" mol·L^－1,c（稀H₂SO₄）="9.20" mol·L^－1

本題有多種解法，但須先求出濃H₂SO₄的物質的量濃度。為方便計算，設有濃H₂SO₄ 1 L，則濃H₂SO₄的物質的量濃度為：
?c（濃H₂SO₄）= ="18.4" mol·L^－1
下面是計算稀H₂SO₄物質的量濃度的兩種方法。
方法1（一般解法）：先求濃H₂SO₄的體積：
Cu+2H₂SO₄（濃）====CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
1.00 mol Cu消耗H₂SO₄的物質的量為2.00 mol,其質量為：
?m（H₂SO₄）="98" g· mol^－1×2.00 mol="196" g
則1.00 mol Cu消耗濃H₂SO₄的體積為：
?V（濃H₂SO₄）=="108.7" mL
再求稀H₂SO₄的濃度：
2Cu+O₂2CuO
CuO+H₂SO₄（稀）====CuSO₄+H₂O
Cu與H₂SO₄（稀）的關系式為：
Cu~H₂SO₄
相當于1.00 mol Cu消耗1.00 mol H₂SO₄（稀），由于所耗濃、稀H₂SO₄的體積相等，所以稀H₂SO₄的濃度為：
?c（稀H₂SO₄）= ="9.20" mol·L^－1
方法2（巧解法）：比較兩種方法，可知1.00 mol Cu消耗2.00 mol濃H₂SO₄，1.00 mol Cu消耗1.00 mol稀H₂SO₄。由于所耗濃、稀H₂SO₄的體積相等，所以
?c(稀H₂SO₄）=（濃H₂SO₄）=×18.4 mol·L^－1="9.20" mol·L^－1。