Question

（1）將Xg氧化銅粉末加入到100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向所得藍(lán)色溶液中加入Wg鐵粉，充分反應(yīng)后，過(guò)濾、烘干，得到干燥的固體物質(zhì)仍是W g．則原先加入的氧化銅質(zhì)量X的值是

10

，加入鐵粉的質(zhì)量W的值至少是

8

．
（2）某地出產(chǎn)的石灰石里所含雜質(zhì)既不溶于水也不與鹽酸反應(yīng)．為測(cè)定該石灰石中碳酸鈣的含量，現(xiàn)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：稱(chēng)取25g石灰石放在質(zhì)量為115g的燒杯中，向其中加入100g稀鹽酸，反應(yīng)恰好完全，這時(shí)稱(chēng)得燒杯及其中物質(zhì)質(zhì)量共為231.2g．求：
①石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確到0.1%）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題意，從CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，可以看出鐵轉(zhuǎn)化出銅，這是一個(gè)使固體質(zhì)量增加的過(guò)程，而題目明確的說(shuō)明過(guò)濾后的固體質(zhì)量與投入的鐵粉質(zhì)量相同，這只能說(shuō)明氧化銅被溶解后，硫酸仍然有剩余，剩余的硫酸繼續(xù)消耗鐵粉，且消耗鐵粉的質(zhì)量與前一步固體增加的質(zhì)量相等；利用這一等量關(guān)系，計(jì)算所加入氧化銅的質(zhì)量；由題意可知，硫酸最終全部裝化為硫酸亞鐵，根據(jù)硫酸根守恒可以求出加入鐵粉的質(zhì)量W的值；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，燒杯及其中物質(zhì)減少的質(zhì)量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，由二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的方程式可求出碳酸鈣、氯化鈣的質(zhì)量，由以上數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．

解答：解：（1）設(shè)原先氧化銅的質(zhì)量為m，則與氧化銅反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量x，生成硫酸銅的質(zhì)量y
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80   98    160
m    x      y

80

98

=

m

X

  x=

98m

80

80

160

=

m

y

  y=2m
設(shè)加入鐵粉與硫酸銅溶液充分反應(yīng)固體增加的質(zhì)量為a；與剩余稀硫酸反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為b，
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu  固體質(zhì)量增加
56  160         64     64-56=8
     2m                  a

160

8

=

2m

a

Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56   98
b   100g×14%-

98m

80

56

98

=

b

100g×14%-98m80

  b=8-0.7m
反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變，即與硫酸反應(yīng)消耗鐵的質(zhì)量等于與硫酸銅反應(yīng)固體增加的質(zhì)量，即：a=b
0.1m=8-0.7m  解得m=10g
由題意可知，硫酸最終全部裝化為硫酸亞鐵，設(shè)硫酸亞鐵的質(zhì)量為Z：
    H₂SO₄ ～FeSO₄
     98      152
 14g×100%    Z

98

152

=

14g×100%

Z

   Z=

152

7

g
加入鐵粉的質(zhì)量W=

152

7

g×

56

152

×100%=8g
（2）①由題意可知，反應(yīng)中生成的二氧化碳的質(zhì)量為：
25g+115g+100g-231.2g=8.8g                   
設(shè)25g石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量為p，反應(yīng)生成氯化鈣的質(zhì)量為q
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑            
100         111       44
 p            q       8.8g          

100

44

=

p

8.8g

  解得：p=20g

111

44

=

q

8.8g

  解得 q=22.2g
石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

20g

25g

×100%=80.0%           
②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

22.2g

20g+100g-8.8g

×100%=20.0%              
答：（1）10，8；（2）①石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是80.0%，②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是20.0%

點(diǎn)評(píng)：解答（1）題時(shí)，分析固體質(zhì)量不變的原因是解決本題的關(guān)鍵：要使加入的鐵粉和得到的固體質(zhì)量相等必須使硫酸消耗多余的Fe，且消耗鐵粉的質(zhì)量與置換出銅固體增加的質(zhì)量相等．