Question

某同学做如下实验：第一步：将一定量的氧化铜粉末加入到稀H₂SO₄中微热，待氧化铜完全溶解，得到蓝色溶液．第二步：向上述蓝色溶液中加入m克铁粉，充分反应后过滤，将所得固体进行干燥并称量，得质量为n克．
（1）若硫酸与氧化铜恰好完全反应，则m

 

n（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）如加入铁粉后，硫酸仍有剩余，则m和n的大小关系可能有几种情况，分别是

 

、

 

、

 

；（每空1分）
（3）在第（2）小题m和n的可能关系中，任选一种情况通过计算加以分析证明．（3分）

Answer 1

分析：由金属活动性强弱关系铁＞氢＞铜，根据题意可知，所加入的铁粉会与氧化铜和稀硫酸反应生成的硫酸铜发生置换反应，若稀硫酸有剩余时还会与剩余的稀硫酸继续反应；铁与硫酸铜反应时会使所得固体质量增加，而铁与稀硫酸反应时会使所得固体质量减少，利用增加与减少的大小关系，进行分析固体质量与所加入铁粉质量的大小关系．

解答：解：（1）若硫酸与氧化铜恰好完全反应，得到蓝色溶液为硫酸铜溶液，所加入的m克铁粉只与硫酸铜发生反应而生成铜，根据反应的化学方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，每56份质量的铁可置换出64份质量的铜，因此，充分反应后过滤，进行干燥并称量所得固体质量大于加入铁粉的质量，即m＜n；
（2）如加入铁粉后，硫酸仍有剩余，则所加入的m克铁粉既与硫酸铜发生反应而生成铜使所得固体质量有所增加，又与稀硫酸反应放出氢气而使剩余固体质量减少；若固体增加的质量大于固体减少的质量，则有m＞n；若固体增加的质量大于固体减少的质量，则有m＜n；若固体增加的质量与固体减少的质量相等，则有m=n；

故答案为：（1）＜；
（2）m＞n；m＜n；m=n；

（3）因H₂SO₄过量，铁无剩余，则n克为铜，
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56             64

56n

64

g=

7n

8

g     n g
Fe与CuSO₄反应后固体增加质量为（n-

7n

8

）克，而与H₂SO₄反应的铁的质量为（m-

7n

8

）克，
若（m-

7n

8

）＞（n-

7n

8

）则m＞n
若（m-

7n

8

）＜（n-

7n

8

）则m＜n
若（m-

7n

8

）=（n-

7n

8

） 则m=n．

点评：解答本题时，分析得出铁与硫酸铜反应时会使所得固体质量增加而铁与稀硫酸反应时会使所得固体质量减少是解决问题的关键．