将一定量的铜粉加入100mL浓硫酸中,加热,充分反应后放出13.44L(标准状况下)气体,固体有剩余,将反应后的溶液稀释到500mL,再向其中加入足量铁粉,又放出13.44L(标准状况下)气体.(1)写出所发生反应的化学方程式(2)计算原浓硫酸的物质的量浓度(3)计算最终溶解的铁粉的质量.

问题描述:

将一定量的铜粉加入100mL浓硫酸中,加热,充分反应后放出13.44L(标准状况下)气体,固体有剩余,将反应后的溶液稀释到500mL,再向其中加入足量铁粉,又放出13.44L(标准状况下)气体.
(1)写出所发生反应的化学方程式
(2)计算原浓硫酸的物质的量浓度
(3)计算最终溶解的铁粉的质量.

(1)铜与浓硫酸在加热条件下反应方程式为:Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O,
答:反应方程式为Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O.
(2)n(SO2)=

13.44L
22.4L/mol
=0.6 mol,n(H2)=
13.44L
22.4L/mol
=0.6mol,
由Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O可知,n1(H2SO4)=2n(SO2)=1.2mol,
由Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑可知,n2(H2SO4)=n(H2)=0.6mol,
故c(H2SO4)=(1.2mol+0.6mol)÷0.1 L=18mol/L,
答:原浓硫酸的物质的量浓度为18mol/L.
(3)最终为FeSO4溶液,根据硫原子守恒可知n(FeSO4)=1.2mol+0.6mol-0.6mol=1.2mol,
根据Fe元素守恒可知n(Fe)=n(FeSO4)=1.2mol,故溶解m(Fe)=1.2×56g/mol=67.2g,
答:最终溶解的铁粉的质量为67.2g.
答案解析:(1)铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水;
(2)根据n=
V
Vm
计算二氧化硫、氢气的物质的量,根据方程式计算硫酸的物质的量,再根据c=
n
V
计算;
(3)Fe发生反应:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,最终为FeSO4溶液,根据硫原子守恒可知n(FeSO4)=n(H2SO4)-n(SO2),根据Fe元素守恒可知n(Fe)=n(FeSO4),据此计算解答.
考试点:化学方程式的有关计算.
知识点:本题考查混合物计算、根据方程式的计算,难度不大,明确发生的反应是关键,注意(3)中利用守恒思想进行的计算,注意对基础知识的理解掌握.