将 10g CuO 粉末加入到 100g 一定质量分数的稀硫酸中,微热至 CuO 全部溶解,再向蓝色溶液中加入 m g 铁粉,充分反应后,过滤,烘干沉淀得到干燥固体物质 m g。
求:(1)所加稀硫酸的溶质质量分数;
(2)当 m 取何值时,才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等。
解:(1) 10g CuO 中含 Cu 的质量=10g*64/80=8g
由题意,有
m(加入铁粉)=m(置换所得铜)+ m(剩余的铁粉)
根据置换反应发生的优先权[1],当 CuO 溶解后 H2SO4 有剩余且铁粉足量时,上式可能满足。
所以 Cu 全部被置换出来,不妨设 mg = 8g。设 置换用 Fe 质量为x 有。
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
56 64
x 8g
x=7g
所以与 H2SO4 反应的 Fe 粉的质量 =8g-7g=1g
(方程式省略) 溶解后,剩余 H2SO4 质量 = 1g*98/56=1.75g
溶解用 H2SO4 质量 = 10g*98/80=12.25g
原有 H2SO4 质量=12.25g + 1.75g=14g
所加稀硫酸的溶质质量分数=14g/100g * 100%=14%
(2) 由上题的分析,有
m(参与反应的Fe粉)+m(未参与反应的铁粉)=m(置换所得铜)+ m(剩余的铁粉)
所以,只要 mg>8g, 上式就成立,加入铁粉质量和得到的固体质量相等。
[1]隔越远,越先换
----为什么要写这一篇----
此题,曾做过,但不留过程,今日竞赛,遇之,不解,遂失5分。