Question

一道高中化学题

某研究性学习小组拟用铜屑、氧化铜的混合物与硫酸、硝酸、组成的混酸反应制取CuSO4。5H2O晶体，混酸中硝酸的还原产物为NO,反应过程中不产生SO2，反应后的溶液中不含有Cu(NO3)2,反应中固体完全溶解，两种酸恰好完全反应，设固体混合物的总质量为240g，其中氧化铜的质量分数为x，试回答下列问题：
（1）所得CuSO4.5H2O晶体的质量y的表达式------------g（用X表示）。
（2）若要保证固体全部溶解，混酸恰好反应，则混酸中HNO3、H2SO4物质的量浓度之比（A)：---------------（塡"A”的取值范围）。
(3)若A=5/24，反应结束时将所用气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水多少克?

Answer 1

（1）根据Cu守恒
y*Cu/CuSO4.5H2O = 240*x*Cu/CuO + 240（1-x）
y*64/250=240x*64/80 + 240（1-x）
y=937.5-187.5x

（2）根据题意，反应方程为：
CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O
1 1
240*x/80 a
3Cu + 2HNO3 + 3H2SO4 == 3CuSO4 + 2NO + 4H2O
3 2 3
240（1-x)/64 b c
硫酸物质的量=a+c=3x+3.75(1-x)=3.75-0.75x
硝酸物质的量=b=2.5-2.5x
体积一样，浓度之比等于物质的量之比：
A=（2.5-2.5x）/（3.75-0.75x）
x取值为0-1
所以A=0--2/3
（3）当A=5/24时，x=11/15
所以生成NO物质的量为：2/3 mol
NO变为NO3-失3电子，2/3 molNO失2mol电子
每molH2O2可以得2电子，所以H2O2物质的量为1mol，即20g
需要30%的双氧水多少克为：20/30%=66.7g