将一些氧化铜粉末加入到100克质量分数为14%的硫*溶液中,微热至氧化铜全部溶解,再向蓝*溶液中加入W克铁粉,...
问题详情:
将一些氧化铜粉末加入到100克质量分数为14%的硫*溶液中,微热至氧化铜全部溶解,再向蓝*溶液中加入W克铁粉,充分反应后,过滤,烘干,得到干燥的固体物质仍是Wg,求:
(1)原先氧化铜的质量是多少?
(2)最后得到的溶液中溶质的质量分数为多少?
(3)当W为何值时才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等?
【回答】
【考点】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.
【专题】溶质质量分数与化学方程式相结合的计算.
【分析】(1)要使加入的铁粉和得到的固体质量相等必须使硫*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*仍然有剩余,剩余的硫*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*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*+氧化铜的质量+铁的质量﹣析出的铜的质量(与铁的质量相等)﹣*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*+氧化铜的质量﹣*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.
(3)因为铁与硫*铜反应生成铜,固体质量增加,根据加入Wg铁粉,与硫*铜反应后得到固体物质为Wg可知,铁粉没有完全反应,剩余的铁粉与稀硫*反应,最后得到的Wg固体物质为铜的质量,根据Wg铜完全来自氧化铜,故可以计算出W的值.
【解答】解:(1)设原先氧化铜的质量为m,则与氧化铜反应的硫*的质量x,生成硫*铜的质量y
CuO+H2SO4═CuSO4+H2O
80 98 160
m x y
,则x=
,则y=2m
设加入铁粉与硫*铜溶液充分反应固体增加的质量为a,生成硫*亚铁的质量为c;与剩余稀硫*反应的铁的质量为b,生成硫*亚铁的质量为d.
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固体质量增加
56 160 64 64﹣56=8
2m a
,则a=0.1m
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 98
b 100g×14%﹣
,b=8﹣0.7m
反应前后固体质量不变,即与硫*反应消耗铁的质量等于与硫*铜反应固体增加的质量,
即:a=0.1m,b=8﹣0.7m,因为a=b,解得m=10g,
答:原先氧化铜的质量为10g;
(2)方法一:
设加入铁粉与硫*铜溶液充分反应固体增加的质量1g时生成硫*亚铁的质量为c;与剩余稀硫*反应的1g铁生成硫*亚铁的质量为d,同时放出*气质量为w
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固体质量增加
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
最后得到溶液的质量分数=×100%≈19.73%
答:最后得到溶液的质量分数为19.73%.
方法二:由题意可知,硫*最终全部转化为硫*亚铁,设硫*亚铁的质量为z:
H2SO4~FeSO4
98 152
100g×14% z
则,解得Z=g≈21.7g,加入铁粉的质量W=×100%=8g;
最后得到溶液的质量分数=×100%≈19.73%
(3)Wg铜完全来自氧化铜,根据质量守恒定律的元素守恒,则W=×100%×10g=8g
当W取值为等于或大于8g时,才能满足加入铁粉和得到固体质量相等的要求.
故*为:
(1)10g;(2)19.73%;(3)8g.
【点评】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*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.
知识点:利用化学方程式的简单计算
题型:计算题