Question

3．现有8g Fe₂O₃和CuO的混合物，进行如下实验：把混合物全部加入到50克足量的硫酸溶液中，完全溶解后，滴加溶质质量分数为8%的氢氧化钠溶液，滴加氢氧化钠溶液的质量与生成沉淀质量的关系如图所示．回答下列问题：
（1）求所用硫酸溶液溶质的质量分数．
（2）求 a的取值范围．
（3）若a=30，则将此16克混合物用过量的一氧化碳充分还原，求冷却后所得固体的质量．

Answer 1

分析 （1）根据氢氧化钠和硫酸反应生成硫酸钠和水，依据氢氧化钠的质量计算参加反应的硫酸的质量；
（2）根据假设8g铁全部是氧化铜或氧化铁，然后计算a的值，结合题意进行分析；
（3）根据a的质量和氢氧化钠与硫酸反应的关系式，进行计算和分析．

解答 解：（1）设硫酸的质量分数为x
2NaOH-----Na₂SO₄-----H₂SO₄
80                   98
150g×8%             50g×x    
$\frac{80}{150g×8%}$=$\frac{98}{50g×x}$
x=29.4%；
（2）若8克固体全部为Fe₂O₃，则将铁元素全部转化为沉淀所需氢氧化钠溶液的质量为（y₁）
Fe₂O₃----2Fe（OH）₃----6NaOH
160                     240
8g                      y₁×8%    
$\frac{160}{8g}$=$\frac{240}{{y}_{1}×8%}$
y₁=150g
所以a=0
同理可得，当8克固体全部为CuO时，y₂=100g
所以a=50
所以a的取值范围：0＜a＜50；
（3）若a=30，则与氢氧化钠反应的硫酸溶液量为
2NaOH-----H₂SO₄
80          98
30g×8%     y₃×29.4%
$\frac{80}{30g×8%}$=$\frac{98}{{y}_{3}×29.4%}$
y₃=10g
则溶解氧化物固体的硫酸量为（50-10）×29.4%，这些硫酸能夺取的氧元素为
16×40×29.4%÷98=1.92g
剩余固体的量为（8-1.92）×2=12.16g．
故答案为：（1）29.4%；
（2）0＜a＜50；
（3）12.16g．

点评 本题是数形结合类问题，分析反应的关系图是正确判断反应进行的依据和基础，弄清折点的含义，是解决此题的关键之所在．