Question

初中化学竞赛题

将10gCuO粉末加入到100g一定质量分数的稀硫酸中,微热至氧化铜全部溶解再向蓝色溶液中加入mg铁粉,充分反应后,过滤,将滤渣烘干得到干燥固体物质mg求(1)所加稀硫酸的溶质的质量分数(2)当m取何值时,才能满足所加入的铁粉和得到的固体质量相等

Answer 1

【答案】（1）14%
（2）m≥8g
【解析】
10gCuO即0.125摩尔的CuO
与酸反应后可得0.125摩尔的CuSO4
根据反应：Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 △m
1molCuSO4反应质量会增加64-56=8g
所以0.125molCuSO4反应会使固体质量增加1g
要满足“加入m g铁粉，充分反应后，过滤，烘干得到干燥固体的质量是m g”，
那么Fe与CuSO4反应质量增加的量要与Fe与H2SO4反应的耗铁量相等，
据Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2
56gFe消耗硫酸 98g
那么1gFe要耗硫酸1.75g
再加上CuO + H2SO4 ==CuSO4 + H2O
80gCuO消耗硫酸 98g
那么10gCuO消耗硫酸12.25g
所以硫酸的总质量为12.25+1.75=14g
质量分数为14/100=14%

第二问：
Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4
可得0.125molCuSO4消耗0.125molFe
0.125mol铁的质量为7g,
再加上铁与酸反应至少消耗的1g铁。
故铁粉的质量满足大于等于8g 即为最终结果

【注意】如果你还没有学过“物质的量”，那么直接利用质量之间的比例关系式也可以，只不过有些麻烦。这个过程关键要考虑清楚为什么铁在与蓝色溶液反应后过滤得到的固体可以仍然与加入的铁粉的质量相同，是因为蓝色溶液中还有CuO与H2SO4反应还剩余一定量的H2SO4。Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 ，这个反应过程固体质量是增加的（56gFe溶解会出来64gCu)，所以要想不变，必然还有铁的另一部分损耗： Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 ，反应一导致的质量的增加与反应二铁的消耗相等就可以使固体质量保持不变。
这样说，能明白吗？ ：）祝学习进步！

补充：摩尔是物质的量的单位，会在高一第三章学到 以后做计算题要经常使用的，不能光会用质量之间的比例了。