將一些氧化銅粉末加入到100克質量分數為14%的硫*溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向藍*溶液中加入W克鐵粉，...

問題詳情：

將一些氧化銅粉末加入到100克質量分數為14%的硫*溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向藍*溶液中加入W克鐵粉，充分反應後，過濾，烘乾，得到乾燥的固體物質仍是Wg，求：

（1）原先氧化銅的質量是多少？

（2）最後得到的溶液中溶質的質量分數為多少？

（3）當W為何值時才能滿足加入的鐵粉和得到的固體質量相等？

【回答】

【考點】根據化學反應方程式的計算；有關溶質質量分數的簡單計算．

【專題】溶質質量分數與化學方程式相結合的計算．

【分析】（1）要使加入的鐵粉和得到的固體質量相等必須使硫*消耗多餘的Fe：從CuSO4+Fe=FeSO4+Cu，可以看出鐵轉化出銅，這是一個使固體質量增加的過程，而題目明確的說明過濾後的固體質量與投入的鐵粉質量相同，這隻能說明氧化銅被溶解後，硫*仍然有剩餘，剩餘的硫*繼續消耗鐵粉，且消耗鐵粉的質量與前一步固體增加的質量相等；利用這一等量關係，計算所加入氧化銅的質量；

（2）最後生成的溶質是FeSO4，它是由兩部分生成的．第一部分與CuSO4反應得到的FeSO4，第二部分是鐵與剩餘硫*生成的FeSO4，反應後溶液中總共含有FeSO4為兩部分的質量和；根據質量守恆定律，反應後所得溶液總質量=100g稀硫*+氧化銅的質量+鐵的質量﹣析出的銅的質量（與鐵的質量相等）﹣*氣質量，由於參加反應鐵的質量與析出固體的質量相等，所以，反應後所得溶液的總質量=100g稀硫*+氧化銅的質量﹣*氣質量．則最後得到溶液的質量分數為生成FeSO4的總質量與反應後所得溶液總質量的比．

（3）因為鐵與硫*銅反應生成銅，固體質量增加，根據加入Wg鐵粉，與硫*銅反應後得到固體物質為Wg可知，鐵粉沒有完全反應，剩餘的鐵粉與稀硫*反應，最後得到的Wg固體物質為銅的質量，根據Wg銅完全來自氧化銅，故可以計算出W的值．

【解答】解：（1）設原先氧化銅的質量為m，則與氧化銅反應的硫*的質量x，生成硫*銅的質量y

CuO+H2SO4═CuSO4+H2O

80   98    160

m    x      y

，則x=

，則y=2m

設加入鐵粉與硫*銅溶液充分反應固體增加的質量為a，生成硫*亞鐵的質量為c；與剩餘稀硫*反應的鐵的質量為b，生成硫*亞鐵的質量為d．

Fe+CuSO4═FeSO4+Cu  固體質量增加

56  160         64     64﹣56=8

     2m                  a

，則a=0.1m

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑

56   98        

b   100g×14%﹣

，b=8﹣0.7m

反應前後固體質量不變，即與硫*反應消耗鐵的質量等於與硫*銅反應固體增加的質量，

即：a=0.1m，b=8﹣0.7m，因為a=b，解得m=10g，

答：原先氧化銅的質量為10g；

（2）方法一：

設加入鐵粉與硫*銅溶液充分反應固體增加的質量1g時生成硫*亞鐵的質量為c；與剩餘稀硫*反應的1g鐵生成硫*亞鐵的質量為d，同時放出*氣質量為w

Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固體質量增加

56 160     152  64   64﹣56=8

            c          1g

，解得c=19g

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑

56         152  2

1g          d   w

，解得d≈2.7g

  w≈0.04g

最後得到溶液的質量分數=×100%≈19.73%

答：最後得到溶液的質量分數為19.73%．

方法二：由題意可知，硫*最終全部轉化為硫*亞鐵，設硫*亞鐵的質量為z：

H2SO4～FeSO4

98      152

100g×14% z

則，解得Z=g≈21.7g，加入鐵粉的質量W=×100%=8g；

最後得到溶液的質量分數=×100%≈19.73%

（3）Wg銅完全來自氧化銅，根據質量守恆定律的元素守恆，則W=×100%×10g=8g

當W取值為等於或大於8g時，才能滿足加入鐵粉和得到固體質量相等的要求．

故*為：

（1）10g；（2）19.73%；（3）8g．

【點評】分析固體質量不變的原因是解決本題的關鍵：要使加入的鐵粉和得到的固體質量相等必須使硫*消耗多餘的Fe，且消耗鐵粉的質量與置換出銅固體增加的質量相等．

知識點：利用化學方程式的簡單計算

題型：計算題