将16g CuO粉末加入到200g一定质量分数的硫酸溶液中,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,将滤渣小心干燥后得固体物质为W g.
求:
(1)所加稀硫酸中溶质的质量分数.
(2)当W取何值时,才能满足加入铁粉和得到固体质量相等.
铁与硫酸铜反应生成铜,铁的相对原子质量为56,而铜为64,故应是固体质量增加,根据加入W g铁粉,与硫酸铜反应后得到固体物质为Wg可知,铁粉没有完全反应,硫酸铜完全反应,生成的W g固体物质是铜的质量,16g CuO粉末与稀硫酸完全反应,设需要硫酸的质量为x
CuO+H2SO4═CuSO4+H2O
80 98
16g x
=80 98 16g x
x=19.6g
W g铜完全来自氧化铜,根据元素守恒,则W=
×100%×16g=12.8g64 80
设生成12.8g铜需要铁的质量为y
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
56 64
y 12.8g
=56 64 y 12.8g
y=11.2g
则剩余铁的质量为:12.8g-11.2g=1.6g
设与1.6g铁反应需要硫酸的质量为z
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56 98
1.6g z
=56 98 1.6g z
z=2.8g
故参加反应的硫酸的质量=19.6g+2.8g=22.4g
故硫酸的质量分数=
×100%=11.2%22.4g 200g
由以上计算可知,只有当W取值为12.8g时,才能满足加入铁粉和得到固体质量相等.
答:(1)所加稀硫酸中溶质的质量分数为11.2%.(2)当W取值为12.8g时,才能满足加入铁粉和得到固体质量相等的要求.