初中奥林匹克化学竞赛题(4)

来源：百度知道 编辑：UC知道 时间：2024/05/26 00:55:47
将一些CuO粉末加入到100g溶质的质量分数为14%的稀硫酸中，微热至CuO全部溶解，再向该蓝色溶液中加入铁粉20g，充分反应后过滤、干燥，得到固体物质仍是20g
加入的CuO的质量是多少？
(请用差量法,极值法与关系法来回答)
一楼的答案,错了,请你用关系法解答.况且答案有误!!二楼的答案也错了~~请更改

这里面包括的反应是这样的
首先是CuO+H2SO4->CuSO4+H2O 因为CuO完全溶解，所以这一步硫酸是过量的
此时溶液是硫酸铜和硫酸的混合溶液
然后向其中加入Fe粉，发生的反应是CuSO4+Fe->FeSO4+Cu
和H2SO4+Fe->FeSO4+H2
有两种可能，一是硫酸是过量的（或刚好适量），那最后固体中剩下的就是Cu，另一种是Fe粉是过量的，那么最后固体中就是Cu和Fe
计算一下，100g溶液溶质是14%,14g硫酸的摩尔数远小于20g铁粉的摩尔数，因此应该是第二种情况，Fe粉是过量的。

题目中描述的现象是：铁粉20g,反应完后固体还有20g，观察一下前面的方程式，因为硫酸是不足的，因此全部的硫酸根（不管开始是否和CuO反应过）都转化为了FeSO4!这是解题的关键，由此可以算出最终FeSO4的摩尔数为14/98=0.143 mol(就是硫酸的摩尔数）
而剩下的固体Fe粉应该是20/56-0.143=0.357-0.143=0.214 mol
其重量是0.214*56=11.984g
固体的其他部分就是Cu，也就是Cu有20-11.984=8.016g,是8.016/63.5=0.126 mol
因此最开始的CuO也是0.126 mol,也就是0.126*79.5=10.036g

由题意得
生成的Cu质量为20g
设参加反映的Fe的质量为x
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
56 64
xg 20g
x=17.5g
即与硫酸反应的质量为2.5g
与Fe反应的硫酸的质量为4.375g
100*14/100=14(g)
可得，与CuO反应的硫酸的质量为14-4.375=9.625(g)
设参加反映的CuO的质量为y
CuO+H2SO4=H2O+CuSO4
64 98
yg 9.625g
y=6.29g
即CuO的质量为6.29g

是10