Question

将16g CuO粉末加入到200g一定质量分数的硫酸溶液中，微热至氧化铜全部溶解，再向蓝色溶液中加入W g铁粉，充分反应后过滤，将滤渣小心干燥后得固体物质为W g．
求：
（1）所加稀硫酸中溶质的质量分数．
（2）当W取何值时，才能满足加入铁粉和得到固体质量相等．

Answer 1

解：铁与硫酸铜反应生成铜，铁的相对原子质量为56，而铜为64，故应是固体质量增加，根据加入W g铁粉，与硫酸铜反应后得到固体物质为Wg可知，铁粉没有完全反应，硫酸铜完全反应，生成的W g固体物质是铜的质量，16g CuO粉末与稀硫酸完全反应，设需要硫酸的质量为x
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80 98
16g x

x=19.6g
W g铜完全来自氧化铜，根据元素守恒，则W=×100%×16g=12.8g
设生成12.8g铜需要铁的质量为y
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56 64
y 12.8g

y=11.2g
则剩余铁的质量为：12.8g-11.2g=1.6g
设与1.6g铁反应需要硫酸的质量为z
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 98
1.6g z

z=2.8g
故参加反应的硫酸的质量=19.6g+2.8g=22.4g
故硫酸的质量分数=×100%=11.2%
由以上计算可知，只有当W取值为12.8g时，才能满足加入铁粉和得到固体质量相等．
答：（1）所加稀硫酸中溶质的质量分数为11.2%．（2）当W取值为12.8g时，才能满足加入铁粉和得到固体质量相等的要求．
分析：因为铁与硫酸铜反应生成铜，固体质量增加，根据加入W g铁粉，与硫酸铜反应后得到固体物质为Wg可知，铁粉没有完全反应，剩余的铁粉与稀硫酸反应，最后得到的W g固体物质为铜的质量，根据W g铜完全来自氧化铜，故可以计算出W的值．
点评：本题解题的关键是判断出有一部分铁粉与稀硫酸反应，最后得到的固体全部是铜的质量．