将一些氧化铜粉末加入到100g质量分数为14%的硫酸溶液中,微热至氧化铜全部溶解,再向该溶液中加入20g铁粉,充分反应后,过滤、烘干,得到干燥的固体物质仍为20g.求:(1)原先氧化铜的质量是多少克?(2)最后得到溶液的质量分数是多少?

问题描述:

将一些氧化铜粉末加入到100g质量分数为14%的硫酸溶液中,微热至氧化铜全部溶解,再向该溶液中加入20g铁粉,充分反应后,过滤、烘干,得到干燥的固体物质仍为20g.求:
(1)原先氧化铜的质量是多少克?
(2)最后得到溶液的质量分数是多少?

(1)设原先氧化铜的质量为m,则与氧化铜反应的硫酸的质量x,生成硫酸铜的质量yCuO+H2SO4═CuSO4+H2O80   98    160m    x      y80m=98x ...
答案解析:(1)要使加入的铁粉和得到的固体质量相等必须使硫酸消耗多余的Fe:从CuSO4+Fe=FeSO4+Cu,可以看出铁转化出铜,这是一个使固体质量增加的过程,而题目明确的说明过滤后的固体质量与投入的铁粉质量相同,这只能说明氧化铜被溶解后,硫酸仍然有剩余,剩余的硫酸继续消耗铁粉,且消耗铁粉的质量与前一步固体增加的质量相等;利用这一等量关系,计算所加入氧化铜的质量;
(2)最后生成的溶质是FeSO4,它是由两部分生成的.第一部分与CuSO4反应得到的FeSO4,第二部分是铁与剩余硫酸生成的FeSO4,反应后溶液中总共含有FeSO4为两部分的质量和;根据质量守恒定律,反应后所得溶液总质量=100g稀硫酸+氧化铜的质量+铁的质量-析出的铜的质量(与铁的质量相等)-氢气质量,由于参加反应铁的质量与析出固体的质量相等,所以,反应后所得溶液的总质量=100g稀硫酸+氧化铜的质量-氢气质量.则最后得到溶液的质量分数为生成FeSO4的总质量与反应后所得溶液总质量的比.
考试点:根据化学反应方程式的计算;有关溶质质量分数的简单计算.
知识点:分析固体质量不变的原因是解决本题的关键:要使加入的铁粉和得到的固体质量相等必须使硫酸消耗多余的Fe,且消耗铁粉的质量与置换出铜固体增加的质量相等.