Question

7．某校化学兴趣小组在参加社会实践活动时，环保组监测到一湿法冶铜厂排放的废水中含有硫酸和硫酸铜两种污染物，为测定该废水中各污染物的含量，给冶铜厂提供处理废水的参考，环保组的同学进行了以下实验：取废水300g，向其中加入溶质质量分数为20%的氢氧化钠溶液，测得沉淀质量与所加入的氢氧化钠溶液的质量关系如图，请分析计算：
（1）实验中生成氢氧化铜的质量为4.9g；
（2）300g该废水中硫酸铜的质量；
（3）该废水中硫酸的溶质质量分数．（计算结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）由反应图象中的曲线可得知恰好完全反应时生成沉淀4.9g；
（2）向含有硫酸和硫酸铜的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠先与硫酸进行反应，待硫酸完全反应时氢氧化钠继续与硫酸铜发生反应生成氢氧化铜蓝色沉淀；由反应图象中的曲线可得知恰好完全反应时生成沉淀4.9g时消耗氢氧化钠溶液的总质量为80g；根据氢氧化钠与硫酸铜反应的化学方程式，利用生成沉淀的质量可计算出废水中硫酸铜的质量及反应所消耗氢氧化钠的质量；
（3）加入的氢氧化钠总质量与形成沉淀所消耗的质量的差即为中和硫酸时所消耗的氢氧化钠，由此质量可根据反应的化学方程式计算出废水中硫酸的质量，最后利用硫酸质量与300g废水的质量比计算该废水中硫酸的溶质质量分数．

解答 解：（1）由反应图象中的曲线可得知恰好完全反应时生成沉淀4.9g；
（2）设300g废水中CuSO₄的质量为x，与CuSO₄反应的NaOH溶液的质量为y，
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
160    80     98
x    y×20%   4.9g
$\frac{160}{x}=\frac{80}{y×20%}=\frac{98}{4.9g}$
x=8g
y=20g
设300g该废水中H₂SO₄的质量为z
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
98     80
z  （80g-20g）×20%
$\frac{98}{z}=\frac{80}{（80g-20g）×20%}$
z=14.7g
该废水中硫酸的溶质质量分数=$\frac{14.7g}{300g}×$100%=4.9%．
答案：
（1）4.9；
（2）300g该废水中硫酸铜的质量8g
（3）该废水中硫酸的溶质质量分数为4.9%．

点评 对反应的图象中曲线进行分析，该曲线的起点表示硫酸被完全反应、折点表示硫酸铜与氢氧化钠恰好完全反应．