Question

向120mL某浓度硫酸溶液中加入一定量铜片，在加热条件下反应，铜片全部溶解，将所得溶液稀释到500mL，再加

向120mL某浓度硫酸溶液中加入一定量铜片，在加热条件下反应，铜片全部溶解，将所得溶液稀释到500mL，再加入足量锌粉，使之充分反应，收集到2.24L（标准状况）氢气。过滤，将所得固体洗涤干燥后称量，质量比加入的锌粉少了7.5g，问：所用硫酸的物质的量浓度为多少？答案是17.5mol/L但是我不懂社么是“过滤，将所得固体洗涤干燥后称量，质量比加入的锌粉少了7.5g”。。。求解

Answer 1

过滤：是将不溶性固体物质与液体的分离。
铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化硫。
反应后的溶液加水稀释后，未反应硫酸溶液变为稀硫酸，加入锌粉后，锌粉先与硫酸铜反应，只有锌粉把硫酸铜完全置换后，铜才能与稀硫酸发生置换反应。因为Cu^2+的氧化性大于H^+，一种还原剂与多种氧化剂反应时，先还原氧化性强的。
Zn+ CuSO4 =ZnSO4 + Cu
65 64
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
根据上面的化学方程式可知：每65份质量的锌粉与硫酸铜恰好完全反应时生成64份质量的铜，固体质量减少1份，锌粉与稀硫酸反应时，反应多少克固体质量减少多少克。具体过程如下：
解：设稀硫酸溶液中含硫酸的物质的量为X，稀硫酸消耗锌粉的质量为Y
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
65 1 22.4
Y X 2.24L
X=0.1mol
Y=6.5g
则锌粉与硫酸铜溶液反应固体减少的质量=7.5g-6.5g=1g
设铜片与浓硫酸反应生成硫酸铜的物质的量为Z
Zn+ CuSO4 =ZnSO4 + Cu △m（减少质量）
65 1 64 65-64=1
Z 1g
Z=1mol
设铜片消耗浓硫酸的物质的量为W
Cu+2H2SO4=△=CuSO4+2H2O+SO2↑
2 1
W 1mol
W=2mol
120mL浓硫酸溶液中一共含有的硫酸的物质的量=2mol+0.1mol=2.1mol
所用硫酸的物质的量浓度为2.1mol/0.12L=17.5mol/L
希望我的回答能对你的学习有帮助！

Answer 2

所得固体为剩余的锌和铜的混合物，硫酸锌溶于水被冲走，7.5g为与硫酸反应的锌粉的质量加上与硫酸铜反应的锌粉与铜的质量差。根据Zn+H2SO4=ZnSO4+H2得，与硫酸反应的锌粉质量为0.1mol（6.5g），Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，根据差量法，Zn与Cu原子量相差1，得到铜的质量为64g（1mol），Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O,得到生成二氧化硫1mol，根据硫原子守恒，与铜反应后得到的硫酸与硫酸铜的混合物中，含有硫酸铜1mol，硫酸0.1mol，这些都与锌粉反应生成了硫酸锌，所以原溶液中硫酸物质的量为2.1mol，所以物质的量浓度为17.5mol/L

Answer 3

铜片溶解证明发生了反应：Cu（s） + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2(g) + 2H2O

加入锌粉后发生两个反应，一是锌和稀硫酸的反应：Zn（s）+ H2SO4 = ZnSO4 + H2（g）
另外由于锌的活动性强于铜，所以还会发生置换反应：Zn（s）+ CuSO4 = ZnSO4 +Cu(s)
从氢气2.24L看出反应二损失的Zn为0.1mol，其余的损失是由反应三导致的，可以算出Cu的量为1mol，再根据Cu和Zn的质量由前两个方程算出H2SO4的量为2.1mol，H2SO4浓度为2.1/0.12=17.5mol/L
过滤所得的固体不仅有未反应的Zn粉，还有置换出的Cu

追问

为是么Cu的量是1mol？能详细些么。。。

追答

因为第二个反应生成了0.1mol H2，也就是说第二个反应中损失的Zn是0.1mol也就是6.5g，而锌粉总损失为7.5g，也就是说反应三损失了1g的质量，参与反应三的Cu和Zn为1mol
Zn（s）+ CuSO4 = ZnSO4 +Cu(s) △m
65 64 1
65g 64g 1g
由于锌粉是过量的，所以所有的Cu都被置换出来了