Question

将4.0g氧化铜粉末加入到100g溶质的质量分数为14.7%的硫酸溶液中，微热至氧化铜全部溶解，然后，再向其中加入一定量的铁粉，最终得到不含硫酸只含FeSO₄的溶液．
试求：
（1）所加铁粉的质量；
（2）最后得到溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

解：设与4.0g氧化铜粉末反应消耗硫酸质量为X，同时生成硫酸铜质量为Y则：
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80 98 160
4g X Y
根据：解得X=4.9g 根据：解得Y=8g
根据题意可知与铁粉反应的硫酸质量为：100g×14.7%-4.9g=9.8g，设与9.8g硫酸反应消耗铁的质量为M₁，同时生成硫酸亚铁的质量为N₁，生成氢气质量为Z则：
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56 98 152 2
M₁ 9.8g N₁ Z
根据：解得M₁=5.6g，根据：解得N₁=15.2g，根据：解得Z=0.2g
设与8g硫酸铜反应消耗铁的质量为M₂，生成硫酸亚铁质量为N₂，同时生成铜的质量为R则：
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu
56 160 152 64
M₂ 8g N₂ R
根据：解得M₂=2.8g，根据：解得N₂=7.6g，根据：解得R=3.2g．
（1）所加铁粉质量：5.6g+2.8g=8.4g；
（2）反应后溶质质量为：15.2g+7.6g=22.8g，反应后溶液质量为：4.0g+100g+8.4g-3.2g-0.2g=109g，所以反应后所得溶液的质量分数为：=20.9%
故答案为：（1）8.4g；（2）20.9%．
分析：根据氧化铜的质量可以算出消耗的硫酸的质量，生成的硫酸铜的质量，加入的铁粉一部分与剩余的硫酸反应，一部分与生成的硫酸铜反应，用总硫酸的质量减去与氧化铜反应的硫酸质量，就是与铁反应的硫酸质量，根据这一质量算出与硫酸反应的铁的质量，根据生成的硫酸铜质量算出与硫酸铜反应的铁质量，二者的和就是加入铁粉的质量，根据铁粉的质量算出两个反应中生成的溶质硫酸亚铁的质量，再除以反应后总溶液的质量即可．
点评：本题容易出错的地方是反应后总溶液的质量的计算，有的同学忘记加上铁粉的质量，有的同学忘记减去生成的铜的质量，有的同学容易忘记减去生成的氢气的质量．