Question

【題目】將一定質量的氧化銅粉末加入到100g質量分數為14％的硫酸溶液中，微熱至氧化銅全部溶解，再向藍色溶液屮加入Wg鐵粉，充分反應后，過濾、烘干，得到干燥的固體混合物仍是Wg。下列說法不正確的是

A. W的取值范圍是W≥8g B. 加入氧化銅的質量是10g

C. 最后得到溶液溶質質量分數約是19.7％ D. 產生氣體的質量為0.07g

Answer 1

【答案】D

【解析】解法一：

設原先氧化銅的質量為m，則與氧化銅反應的硫酸的質量x，生成硫酸銅的質量y。
CuO+H2SO4═CuSO4+H2O
80 98 160
m x y

x=

y=2m
設加入鐵粉與硫酸銅溶液充分反應固體增加的質量為a；與剩余稀硫酸反應的鐵的質量為b，同時放出氫氣質量為c。
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固體質量增加
56 160 64 64-56=8
2m a

a=0.1m
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56 98 2
b 14g- c

b=8-0.7m
反應前后固體質量不變，即與硫酸反應消耗鐵的質量等于與硫酸銅反應固體增加的質量，即：a=b,0.1m=8-0.7m，解得m=10g，b=1g。

,由于b=1g,所以有：

c≈0.04g

由題意可知，硫酸最終全部轉化為硫酸亞鐵，設硫酸亞鐵的質量為z。
H2SO4～FeSO4
98 152
100g×14% z

Z=
加入鐵粉的質量W=××100%=8g；
最后得到溶液的質量分數=×100%≈19.73%

故選D。

解法二：

根據加入鐵粉后，固體質量相等，則說明反應消耗鐵粉的量等于析出金屬銅的質量。

反應過程中存在如下轉化關系：

H2SO4H2SO4、CuSO4FeSO4

則存在關系式：H2SO4 ~ Fe ~ FeSO4

98 56 152

100 g×14％ x w

解得x =8 g，w =21.7 g，則反應生成銅的質量為8 g，根據質量守恒定律可知氧化銅的質量為8 g ÷=10 g，則A、B項正確。

設與氧化銅反應的硫酸的質量y，生成硫酸銅的質量z。
CuO+H2span>SO4═CuSO4+H2O
80 98 160

10 g y z

解得y=12.25 g，z=20 g，則剩余H2SO4的質量為100 g×14％－12.25 g=1.75 g

設反應生成氫氣的質量為m。

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
98 2

1.75 g m

解得m =0.036 g，則D項錯誤。

則最后所得硫酸亞鐵溶液的溶質質量分數為：=19.7％，C項正確。