Question

将一些氧化铜粉末加入到100g14%的硫酸溶液中微热至氧化铜全部溶解

将一定量的氧化铜粉末加入到100g14%的硫酸溶液中，微热至氧化铜全部溶解，再向该蓝色溶液中加入铁粉20g，充分反应后过滤，烘干，得到干燥固体的质量仍为20g。计算（1）原加入氧化铜的质量 （2）最后得到溶液溶质的质量分数。

Answer 1

由于铁粉放入溶液中后，会将溶液中的铜置换出来，而56克铁可以置换出64克铜，即固体的质量会增加，而最后干燥固体的质量任为20 g，则说明溶液中还存在硫酸，即加入的CuO被全部反应，稀硫酸和铁粉继续反应，所以固体的质量没有增加。所以，铁粉是过量,
Fe分两部分反应 一部分是由于还原Cu2+一部分是和剩余的H2SO4反应
Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu
H2SO4 + Fe = FeSO4+H2
最后都是FeSO4
由100g14%的硫酸溶液得H2SO4的物质的量为14/98=1/7mol 反应Fe的量是1/7mol
20g Fe的物质的z总量是=20/56=5/14
所以剩余铁的质量为(5/14-1/7)X56=12g

又因为剩余固体为20g，（Cu和Fe）所以Cu的质量为：20-12=8g

所以CuO的质量为：（8X80）/64=10g

(2)最后溶液中只有FeSO4，质量为（152X1）/7=21.7

溶液的质量由质量守恒定律得100+10-0.036=109.964（原溶液+增加的CuO-氢气（其实可以忽略的））

所以质量分数：21.7/109.964==19.7%

追问

1.铁粉为什么过量
2.由100g14%的硫酸溶液得H2SO4的物质的量为14/98=1/7mol 反应Fe的量是1/7mol
这里与铁反应的硫酸的质量应该没有14g吧，那为什么铁的量与硫酸的量相同？
并且铁还和硫酸铜反应啊
就是这里不懂啊
麻烦解释一下

追答

你的第2问正好解决第一问
H2SO4的物质的量为14/98=1/7mol
反应Fe的物质的量也为1/7mol 质量=56/17 <20g
铁粉过量

为什么铁的量与硫酸的量相同
就是相等
硫酸也有两部分反应
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
H2SO4 + Fe = FeSO4+H2
Fe分两部分反应
Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu
H2SO4 + Fe = FeSO4+H2
Cu全出来了 就是FeSO4 一比一

Answer 2

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
1. 假设最终得到的20g干燥固体是金属铜,
原加入氧化铜的质量: (20/64)*80=25g
按照方程式CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
你可以得出结论,100g14%的硫酸溶液根本无法全部溶解25g氧化铜粉末
所以该假设错误
2 假设最终得到的20g干燥固体是金属铜和金属铁的混合物,那么硫酸是不足量的
所以消耗掉的金属铁质量为: 56*(14%*100/98)=8g
所以生成了金属铜也为8g
原加入氧化铜的质量: (8/64)*80=10g

最后得到溶液是FeSO4溶液
FeSO4的质量: (8/56)*152=21.7g
溶液的质量为: 100(100g14%的硫酸溶液)+10(原加入氧化铜的质量)+8(消耗掉的金属铁质量)-8(生成金属铜)-(1/7-1/8)*2(生成的氢气)=110.0
所以最后得到溶液溶质的质量分数为: 21.7/110.0*100%=19.7%