题目

化学一道计算题,在下面的补充里
将一些氧化铜粉末加入到100克质量分数为l4%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20克铁粉.充分反应后,过滤、烘干,得到干燥的固体物质仍是20克.
(1)原加入的氧化铜的质量是多少?
(2)最后得到的溶液中溶质的质量分数是多少?

提问时间：2021-10-29

答案

分析：从CuSO4+Fe =FeSO4 +Cu,铁转化为铜,固体质量增加,得到干燥的固体物质仍是20克.这说明氧化铜被溶解后,硫酸仍然有剩余,Fe+H2SO4反应,Fe的固体质量减少,才能保证反应后固体质量不增不减.
此题的关键这处在于固体的增加与溶解的质量恰好相等,可设氧化铜为A克
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O (1)
80 98 160
A 98A/80 2A
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu 固体增加的质量 (2)
160 64-56=8
2A A/10
也就是固体增加的质量等于与硫酸反应的铁的质量（A/10 克）
H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2↑ (3)
98 56 2
98A/560 A/10 1/28
硫酸的质量为98A/80+98A/560=100*14%
解得：A=10克
则我们可以计算出硫酸亚铁溶液的质量分数,其中所有的硫酸最终都转化为了硫酸亚铁,按照硫酸根守恒来算,设硫酸亚铁为X克
H2SO4 FeSO4
98 152
100×14% x
解得：x = 21.7
因为反应前后固体质量不变,所以:
溶液质量=硫酸溶液+溶解的氧化铜-逸出的H2,即
100+10-1/28=110.0克
另外一种解法,根据方程式(1)算出生成水的质量为2.25克.则
溶解质量=原H2SO4溶液中水的质量+生成水的质量+溶质FeSO4的质量.
=100*(1-14%)+2.25+21.7=110.0
最后得到的溶液中溶质的质量分数为：
21.7/110.0*100%=19.7%