将一定质量的氧化铜粉末加入到100g质量分数为14%的硫酸溶液中,微热至氧化铜全部溶解,再向蓝色溶液中加入W g铁粉,充分反应后,过滤、烘干,得到干燥的固体混合物仍是W g. 计算:
(1)W的取值范围?
(2)加入的氧化铜的质量是多少?
(3)最后得到的溶液中溶质的质量分数为多少?
设原先氧化铜的质量为m,则与氧化铜反应的硫酸的质量x,生成硫酸铜的质量y
CuO+H2SO4═CuSO4+H2O
80 98 160
m x y
=80 m
=98 x 160 y
x=
y=2m98m 80
设加入铁粉与硫酸铜溶液充分反应固体增加的质量为a;与剩余稀硫酸反应的铁的质量为b,同时放出氢气质量为c
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固体质量增加
56 160 64 64-56=8
2m a
=56 2m 8 a
a=0.1m
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 98 2
b 14g-
c98m 80
=56 b
=98 14g- 98m 80 2 c
b=8-0.7m
反应前后固体质量不变,即与硫酸反应消耗铁的质量等于与硫酸铜反应固体增加的质量,即:a=b
0.1m=8-0.7m 解得m=10g b=1g
=56 b
由于b=1g所以有:2 c
=56 1g 2 c
c≈00.4g
由题意可知,硫酸最终全部装化为硫酸亚铁时时放入铁的最小值,设硫酸亚铁的质量为z:
H2SO4 ~FeSO4
98 152
100g×14% z
=98 100g×14% 152 z
Z=
g152 7
加入铁粉的质量W=
g×152 7
×100%=8g;56 152
最后得到溶液的质量分数=
×100%≈19.73%21.7g 100g+10g-0.04g
故答案为:(1)W的取值范围是W>8g; (2)加入的氧化铜的质量是10g;(3)最后得到的溶液中溶质的质量分数为19.7%