Question

以下甲、乙两题任选做一题，若两题都做，以甲题记分．
甲题：现有16g Fe₂O₃和CuO的混合物，进行如下实验；把混合物全部加入到100 g 足量的硫酸溶液中，完全溶解．然后滴加150g 16%的氢氧化钠溶液，沉淀质量不再改变．试计算所用硫酸溶液溶质的质量分数．
乙题：某固态混合物中含有m g KNO₃和若干克不溶于水的杂质，将此混合物加入n g水中，在10℃，40℃，75℃时观察，充分溶解后的结果如表所示．KNO₃的溶解度曲线见图．

温度（℃）	10	40	75
未溶固体质量（g）	261	175	82

通过计算回答：
（1）m、n的值各为多少？
（2）75℃时所得KNO₃溶液是否饱和？
（3）若要在n g水中恰好溶解m g 硝酸钾即饱和，则温度应控制在多少度？

Answer 1

【答案】分析：甲题：根据题意，滴加氢氧化钠至沉淀质量不再改变，氢氧化钠中的钠全部转化为硫酸钠，此题的解题关键主要是找出Na⁺和SO₄^2-之间的关系：H₂SO₄～2NaOH，然后根据这一关系解题即可．
乙题：（1）对比温度从10℃升至40℃再升温至75℃时，硝酸钾溶解度的改变及实验中未溶固体质量的改变，由二者的关系可得出m、n的值；
（2）判断实验中75℃时还有82g未溶解固体的成分，可判断此时所得KNO₃溶液是否饱和；
（3）若要在n g水中恰好溶解m g 硝酸钾即饱和，由m、n的值计算出饱和时硝酸钾的溶解度，然后要曲线上查出对应温度．
解答：解：甲题、设100g硫酸溶液中H₂SO₄的质量为x，由Na⁺和SO₄^2-之间的关系得：
H₂SO₄～2NaOH
98      80
x     150g×16%
=
x==29.4g
所用硫酸溶液溶质的质量分数==29.4%
答：所用硫酸溶液溶质的质量分数为29.4%．
（其他合理过程也给分）
乙题、（1）根据硝酸钾溶解度曲线，温度从10℃升高至40℃时，硝酸钾的溶解度从20.7g增大到63.7g，溶解度增加了63.7g-20.7g=43g，而实验中溶解硝酸的质量增加了261g-175g=86g，因此可得知实验中所用水n为200g；
200g水在10℃最多溶解硝酸钾20.7g×2=41.4g，则原固体混合物质量为41.4g+261g=302.4g；
温度从40℃升高75℃时，硝酸钾的溶解度增加了150g-63.7g=86.3g，则200g水从40℃升温至75℃时可以多溶解硝酸钾的质量为86.3g×2=172.6g，而实验中固体质量只减少了175g-82g=93g，说明所剩余82g固体不含硝酸钾，全部为不溶于水的杂质，则所取硝酸钾的质量=302.4g-82g=220.4g；
（2分）
（2）根据以上分析，200g水从40℃升温至75℃时，只有93g硝酸钾继续溶解，因此此时的硝酸钾溶液为不饱和溶液；
（3）n g水中恰好溶解m g 硝酸钾，此时硝酸钾的溶解度=×100g=110.2g，根据溶解度曲线可查得，此时温度约为60℃；
答：（1）m=220.4g，n=200g；（2）75℃时所得KNO₃溶液不饱和；（3）若要在n g水中恰好溶解m g 硝酸钾即饱和，则温度应控制在60℃．
点评：在解甲题时，关键是找出隐含在题目中的解题条件Na⁺和SO₄^2-之间的关系；在解乙题时，要注意到混合固体物中含有不溶性杂质．