Question

将10gCuO粉末加入到100g一定质量分数的稀硫酸中

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。
求：（1）所加稀硫酸的溶质的质量分数；
（2）当m取何值时，才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等。
sorry，我刚刚升高一。能不能请你解释一下，摩尔是什么单位？

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。

Answer 2

将10g CuO 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，生成蓝色溶液．在蓝色溶液中加入mg铁粉，充分反应后，过滤，烘干得到干燥固体物质仍是mg．（除不尽保留一位小数，不考虑损耗）
求（1）最后生成铜的质量是多少？
（2）所加稀硫酸的溶质质量分数是多少？
（3）当m取何值时，才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等，简述理由．考点：根据化学反应方程式的计算．专题：溶质质量分数与化学方程式相结合的计算；化学计算．分析：（1）氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜与铁粉完全反应得到铜，根据化学变化前后元素质量不变，因此所得铜的质量即氧化铜中所含铜元素质量；
（2）根据题意，铁粉充分反应后，过滤，烘干得到干燥固体物质仍是mg，由于铁粉置换硫酸铜后所得固体质量增加，可判断有部分铁粉与稀硫酸反应才能出现反应前后固体质量不变，因此所加稀硫酸一部分与氧化铜反应一部分与铁粉反应，计算出与铁粉反应硫酸的质量则需要先求得反应所耗铁粉的质量，利用金属粉末变化前后质量相等，由生成铜的质量分析计算与硫酸反应的铁粉质量；
（3）要使加入的铁粉和得到的固体质量相等，需满足铁粉既与硫酸铜反应又与硫酸反应，因此所加入铁粉质量需大于等于二者反应所需铁粉的质量．解答：解：设与氧化铜反应的硫酸的质量为x，与铁反应的硫酸的质量为y，生成的硫酸铜为z，与硫酸铜反应的铁的质量为a，与酸反应的铁的质量为b，生成的铜的质量为m1．
（1）生成Cu的质量为10g×6480×100%=8g；
（2）由题意：氧化铜全部溶解，则
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
80 98 160
10g x z
8010g=98x=160z
x=12.25g z=20g
根据加入的铁粉与反应后所得固体质量相同，只有铁粉过量，一部分铁与稀硫酸反应，才能使铁粉与生成铜质量相同．当铁粉恰好和硫酸完全反应时，进行如下计算
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
56 160 64
a 20g m1
56a=16020g=64m1
a=7g，m1=8
由于固体质量增加了1g，所以和硫酸反应的铁的质量就是1g，这样就可以使固体质量前后不反应变化，即b=1g．
Fe+H2SO4=FeSO4+H2 ↑
56 98
1g y
561g=98y
y=1.75g
所加稀硫酸的溶质质量分数=1.75g+12.25g100g×100%=14%；
（3）只有铁粉恰好与硫酸也完全反应时，一部分铁与稀硫酸反应，能使铁粉与生成铜质量相同．同时当铁和硫酸反应后有剩余时，同样会质量保持不变．根据最后生成铜的质量为8g，则加入铁粉质量m≥8g．
答：（1）最后生成铜的质量是8g；
（2）所加稀硫酸的溶质质量分数是14%；
（3）当m≥8g时，一部份铁与稀硫酸反应，才能使铁粉与生成铜质量相同，才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等．点评：根据题设意图，“充分反应”应理解成溶液中的硫酸铜、硫酸完全反应，即所加铁粉足量或过量，否则本题将陷入无解之境．