Question

13．烧杯中装有一定量硫酸和硫酸铜的混合溶液，已知该溶液中含H₂SO₄的质量为9.8g．某同学为测定该混合溶液中硫酸铜的质量，向烧杯中逐渐加入l0%的NaOH溶液，得到沉淀的质量记录如下：

加入NaOH溶液的质量/g	50.0	100.0	150.0	200.0	250.0
生成沉淀的质量/g	0.0	2.5	8.6	9.8	9.8

（1）得到沉淀的总质量为9.8g，该混合溶液中硫酸铜的质量为16g．
（2）参加反应的NaOH溶液的总质量是多少克？
（3）画出在该混合溶液中加入NaOH溶液质量与生成沉淀质量变化关系的曲线．

Answer 1

分析 （1）由表中数据可知，加热200mL与250mLNaOH溶液时，沉淀质量不再变化，故生成沉淀氢氧化铜的质量为9.8g；根据Cu元素守恒计算混合溶液中硫酸铜的质量；
（2）氢氧化钠与硫酸、硫酸铜反应生成硫酸钠，根据硫酸根守恒计算硫酸钠物质的量，再根据钠离子守恒计算氢氧化钠的质量，而计算氢氧化钠溶液质量；
（3）开始发生反应：H₂SO₄ +2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，计算中和硫酸需要氢氧化钠的质量，结合质量分数计算需要氢氧化钠溶液的质量，而后发生反应：CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，结合（2）中计算可知沉淀最大时消耗NaOH溶液质量，由（1）中分析可知沉淀最大质量．

解答 解：（1）由表中数据可知，加热200mL与250mLNaOH溶液时，沉淀质量不再变化，故生成沉淀氢氧化铜的质量为9.8g；根据Cu元素守恒，n（CuSO₄）=n[Cu（OH）₂]=$\frac{9.8g}{98g/mol}$=0.1mol，故m（CuSO₄ ）=0.1mol×160g/mol=16g，
故答案为：9.8g；16g；
（2）硫酸的物质的量为$\frac{9.8g}{98g/mol}$=0.1mol，发生反应：H₂SO₄ +2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄，氢氧化钠与硫酸、硫酸铜反应生成硫酸钠，根据硫酸根守恒：n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄）+n（CuSO₄）=0.1mol+0.1mol=0.2mol，根据钠离子守恒：n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=0.4mol，故需要氢氧化钠的质量为0.4mol×40g/mol=16g，需要10%氢氧化钠溶液质量为$\frac{16g}{10%}$=160g，
答：参加反应的NaOH溶液的总质量是160克；
（3）开始发生反应：H₂SO₄ +2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，中和硫酸需要氢氧化钠为0.1mol×2=0.2mol，需要氢氧化钠溶液的质量为$\frac{0.2mol×40g/mol}{10%}$=80g，结合（2）中计算可知沉淀最大时消耗NaOH溶液质量为160g，由（1）中分析可知沉淀最大质量为9.8g，故混合溶液中加入NaOH溶液质量与生成沉淀质量变化关系的曲线为：，故答案为：．

点评 本题考查混合物计算，关键是明确发生，注意利用守恒法解答，侧重考查学生分析计算能力，（3）中注意抓住起点、折点及曲线走势，难度中等．