將一些氧化銅粉末加入到100克質量分數爲14%的硫*溶液中,微熱至氧化銅全部溶解,再向藍*溶液中加入W克鐵粉,...
問題詳情:
將一些氧化銅粉末加入到100克質量分數爲14%的硫*溶液中,微熱至氧化銅全部溶解,再向藍*溶液中加入W克鐵粉,充分反應後,過濾,烘乾,得到乾燥的固體物質仍是Wg,求:
(1)原先氧化銅的質量是多少?
(2)最後得到的溶液中溶質的質量分數爲多少?
(3)當W爲何值時才能滿足加入的鐵粉和得到的固體質量相等?
【回答】
【考點】根據化學反應方程式的計算;有關溶質質量分數的簡單計算.
【專題】溶質質量分數與化學方程式相結合的計算.
【分析】(1)要使加入的鐵粉和得到的固體質量相等必須使硫*消耗多餘的Fe:從CuSO4+Fe=FeSO4+Cu,可以看出鐵轉化出銅,這是一個使固體質量增加的過程,而題目明確的說明過濾後的固體質量與投入的鐵粉質量相同,這隻能說明氧化銅被溶解後,硫*仍然有剩餘,剩餘的硫*繼續消耗鐵粉,且消耗鐵粉的質量與前一步固體增加的質量相等;利用這一等量關係,計算所加入氧化銅的質量;
(2)最後生成的溶質是FeSO4,它是由兩部分生成的.第一部分與CuSO4反應得到的FeSO4,第二部分是鐵與剩餘硫*生成的FeSO4,反應後溶液中總共含有FeSO4爲兩部分的質量和;根據質量守恆定律,反應後所得溶液總質量=100g稀硫*+氧化銅的質量+鐵的質量﹣析出的銅的質量(與鐵的質量相等)﹣*氣質量,由於參加反應鐵的質量與析出固體的質量相等,所以,反應後所得溶液的總質量=100g稀硫*+氧化銅的質量﹣*氣質量.則最後得到溶液的質量分數爲生成FeSO4的總質量與反應後所得溶液總質量的比.
(3)因爲鐵與硫*銅反應生成銅,固體質量增加,根據加入Wg鐵粉,與硫*銅反應後得到固體物質爲Wg可知,鐵粉沒有完全反應,剩餘的鐵粉與稀硫*反應,最後得到的Wg固體物質爲銅的質量,根據Wg銅完全來自氧化銅,故可以計算出W的值.
【解答】解:(1)設原先氧化銅的質量爲m,則與氧化銅反應的硫*的質量x,生成硫*銅的質量y
CuO+H2SO4═CuSO4+H2O
80 98 160
m x y
,則x=
,則y=2m
設加入鐵粉與硫*銅溶液充分反應固體增加的質量爲a,生成硫*亞鐵的質量爲c;與剩餘稀硫*反應的鐵的質量爲b,生成硫*亞鐵的質量爲d.
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固體質量增加
56 160 64 64﹣56=8
2m a
,則a=0.1m
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 98
b 100g×14%﹣
,b=8﹣0.7m
反應前後固體質量不變,即與硫*反應消耗鐵的質量等於與硫*銅反應固體增加的質量,
即:a=0.1m,b=8﹣0.7m,因爲a=b,解得m=10g,
答:原先氧化銅的質量爲10g;
(2)方法一:
設加入鐵粉與硫*銅溶液充分反應固體增加的質量1g時生成硫*亞鐵的質量爲c;與剩餘稀硫*反應的1g鐵生成硫*亞鐵的質量爲d,同時放出*氣質量爲w
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固體質量增加
56 160 152 64 64﹣56=8
c 1g
,解得c=19g
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 152 2
1g d w
,解得d≈2.7g
w≈0.04g
最後得到溶液的質量分數=×100%≈19.73%
答:最後得到溶液的質量分數爲19.73%.
方法二:由題意可知,硫*最終全部轉化爲硫*亞鐵,設硫*亞鐵的質量爲z:
H2SO4~FeSO4
98 152
100g×14% z
則,解得Z=g≈21.7g,加入鐵粉的質量W=×100%=8g;
最後得到溶液的質量分數=×100%≈19.73%
(3)Wg銅完全來自氧化銅,根據質量守恆定律的元素守恆,則W=×100%×10g=8g
當W取值爲等於或大於8g時,才能滿足加入鐵粉和得到固體質量相等的要求.
故*爲:
(1)10g;(2)19.73%;(3)8g.
【點評】分析固體質量不變的原因是解決本題的關鍵:要使加入的鐵粉和得到的固體質量相等必須使硫*消耗多餘的Fe,且消耗鐵粉的質量與置換出銅固體增加的質量相等.
知識點:利用化學方程式的簡單計算
題型:計算題