化学竞赛题 在新

Question

将10克氧化铜粉末加入到100克一定质量分数的稀硫酸中，微热至氧化铜全部溶解再向蓝色溶液中加M克铁粉，充分反应后，过滤，将滤渣烘干得到干燥固体物质M克
（1）求所加稀硫酸的质量分数
（2）当M取何值时，才能满足加入的铁粉和所得的固体质量相

（要详细思路及解题过程）
第一问答案是 14%
第二问答案是 大于等于8克
不要用摩尔质量做

Answer 1

因为加入的铁粉质量与所得固体质量都是M克，可以知道加入铁粉后置换出铜增加的质量和铁粉与稀硫酸反应掉的铁的质量相等。
Fe～CuO～Cu 质量增加
56 80 64 8
10 X
X=1g
H2SO4～Fe
98 56
Y 1
Y=1.75g
CuO～H2SO4
80 98
8 Z
Z=9.8g
所以硫酸总的质量有Y+Z=11.55g
故加稀硫酸的质量分数为11.55% .
（2）M值的临界点为铁正好与硫酸、硫酸铜反应完.如果铁粉过量则不再反应沉淀下来不影响。所以只要加入的铁粉的质量大于或等于此临界值即可。
Fe～CuSO4～CuO
56 80
p 10
p=5.6g
又有铁与稀硫酸反应的质量为1g。
所以铁粉的质量M》6.6g

不好意思 我的解题思路没错 是我不小心把CuO 10克写成8克算了 我重新写下

因为加入的铁粉质量与所得固体质量都是M克，可以知道加入铁粉后置换出铜增加的质量和铁粉与稀硫酸反应掉的铁的质量相等。
Fe～CuO～Cu 质量增加
56 80 64 8
10 X
X=1g
H2SO4～Fe
98 56
Y 1
Y=1.75g
CuO～H2SO4
80 98
10 Z
Z=12.25
所以硫酸总的质量有Y+Z=14
故加稀硫酸的质量分数为14% .
（2）M值的临界点为铁正好与硫酸、硫酸铜反应完.如果铁粉过量则不再反应沉淀下来不影响。所以只要加入的铁粉的质量大于或等于此临界值即可。
Fe～CuSO4～CuO
56 80
p 10
p=7g
又有铁与稀硫酸反应的质量为1g。
所以铁粉的质量M》8g
现在没问题了

Answer 2

（1）反应的化学方程式为 CuO+H2SO4=H2O+CuSO4,其中水中的氢元素和硫酸铜中硫、氧元素是来自于硫酸中的，所以只要算出水中的氢元素和硫酸铜中的硫氧元素的质量，则硫酸的溶质质量就知道了

CuO+H2SO4=H2O+CuSO4
80 160
10g x 解得=20g 则水的质量为100+10-20=90
水中的氢元素的质量为2/18乘以90g，得10
硫酸铜中so4的质量为96/160乘以20，得12
10+12=22，则稀硫酸的溶质质量为22
所以稀硫酸的质量分数为22/100*100%=22%

Answer 3

lightliu198612\夏竹堂 你们错了
LZ：具体很麻烦，我也看了半天：

（1）提示：m=8g 稀硫酸的质量分数=7m/4%=14%
（2）这是一道典型的关于化学方程式的计算题，关键在于分析前后两次反应过程，物质的过量关系。1、氧化铜全部溶解时，硫酸是否过量；2、加入铁粉后，硫酸是否过量。
分析的切入点显然在于如何分析反应前后固定的质量均为mg，没有改变。铁粉加入后，首先是将铜置换出来（铜的活动顺序在氢之后），由于铜的相对原子质量比铁大，因此固体物质质量增加。要使得质量不变，则必须存在着一个固体质量减少的过程，因此可以推断出硫酸必然过量，并且与铁反应生成氢气，质量减小。
于是我们得知置换铜增加的质量要等于铁与硫酸反应消耗的质量，并且可知Cu被完全置换出来了（否则不会产生置换出氢气，质量不可能相等）。设加入的氧化铜为xmol，
（1）则氧化铜溶解消耗的硫酸质量为xmol
（2）根据关系式CuO-CuSO4-Fe-Cu，消耗的Fe为xmol，生成的Cu也为xmol，则增加的质量为（64-56）x=8xg，因此与硫酸反应产生氢气的铁粉质量应该也是8xg，即x/7mol，从而消耗硫酸x/7mol
因此消耗硫酸的总量为8x/7mol
若最终硫酸反应完全，则8x/7=100×14%/98，从而x=1/8，因此质量为10g。进一步计算铁粉的质量：
置换铜消耗Fexmol，置换氢气消耗Fex/7mol，因此共消耗Fe8x/7mol，即1/7mol，8g。注意，过量的Fe不影响等式的成立，因此只要m≥8g即可