将一些氧化铜粉末加入到100克质量分数为14%的硫*溶液中，微热至氧化铜全部溶解，再向蓝*溶液中加入W克铁粉，...

问题详情：

将一些氧化铜粉末加入到100克质量分数为14%的硫*溶液中，微热至氧化铜全部溶解，再向蓝*溶液中加入W克铁粉，充分反应后，过滤，烘干，得到干燥的固体物质仍是Wg，求：

（1）原先氧化铜的质量是多少？

（2）最后得到的溶液中溶质的质量分数为多少？

（3）当W为何值时才能满足加入的铁粉和得到的固体质量相等？

【回答】

【考点】根据化学反应方程式的计算；有关溶质质量分数的简单计算．

【专题】溶质质量分数与化学方程式相结合的计算．

【分析】（1）要使加入的铁粉和得到的固体质量相等必须使硫*消耗多余的Fe：从CuSO4+Fe=FeSO4+Cu，可以看出铁转化出铜，这是一个使固体质量增加的过程，而题目明确的说明过滤后的固体质量与投入的铁粉质量相同，这只能说明氧化铜被溶解后，硫*仍然有剩余，剩余的硫*继续消耗铁粉，且消耗铁粉的质量与前一步固体增加的质量相等；利用这一等量关系，计算所加入氧化铜的质量；

（2）最后生成的溶质是FeSO4，它是由两部分生成的．第一部分与CuSO4反应得到的FeSO4，第二部分是铁与剩余硫*生成的FeSO4，反应后溶液中总共含有FeSO4为两部分的质量和；根据质量守恒定律，反应后所得溶液总质量=100g稀硫*+氧化铜的质量+铁的质量﹣析出的铜的质量（与铁的质量相等）﹣*气质量，由于参加反应铁的质量与析出固体的质量相等，所以，反应后所得溶液的总质量=100g稀硫*+氧化铜的质量﹣*气质量．则最后得到溶液的质量分数为生成FeSO4的总质量与反应后所得溶液总质量的比．

（3）因为铁与硫*铜反应生成铜，固体质量增加，根据加入Wg铁粉，与硫*铜反应后得到固体物质为Wg可知，铁粉没有完全反应，剩余的铁粉与稀硫*反应，最后得到的Wg固体物质为铜的质量，根据Wg铜完全来自氧化铜，故可以计算出W的值．

【解答】解：（1）设原先氧化铜的质量为m，则与氧化铜反应的硫*的质量x，生成硫*铜的质量y

CuO+H2SO4═CuSO4+H2O

80   98    160

m    x      y

，则x=

，则y=2m

设加入铁粉与硫*铜溶液充分反应固体增加的质量为a，生成硫*亚铁的质量为c；与剩余稀硫*反应的铁的质量为b，生成硫*亚铁的质量为d．

Fe+CuSO4═FeSO4+Cu  固体质量增加

56  160         64     64﹣56=8

     2m                  a

，则a=0.1m

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑

56   98        

b   100g×14%﹣

，b=8﹣0.7m

反应前后固体质量不变，即与硫*反应消耗铁的质量等于与硫*铜反应固体增加的质量，

即：a=0.1m，b=8﹣0.7m，因为a=b，解得m=10g，

答：原先氧化铜的质量为10g；

（2）方法一：

设加入铁粉与硫*铜溶液充分反应固体增加的质量1g时生成硫*亚铁的质量为c；与剩余稀硫*反应的1g铁生成硫*亚铁的质量为d，同时放出*气质量为w

Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 固体质量增加

56 160     152  64   64﹣56=8

            c          1g

，解得c=19g

Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑

56         152  2

1g          d   w

，解得d≈2.7g

  w≈0.04g

最后得到溶液的质量分数=×100%≈19.73%

答：最后得到溶液的质量分数为19.73%．

方法二：由题意可知，硫*最终全部转化为硫*亚铁，设硫*亚铁的质量为z：

H2SO4～FeSO4

98      152

100g×14% z

则，解得Z=g≈21.7g，加入铁粉的质量W=×100%=8g；

最后得到溶液的质量分数=×100%≈19.73%

（3）Wg铜完全来自氧化铜，根据质量守恒定律的元素守恒，则W=×100%×10g=8g

当W取值为等于或大于8g时，才能满足加入铁粉和得到固体质量相等的要求．

故*为：

（1）10g；（2）19.73%；（3）8g．

【点评】分析固体质量不变的原因是解决本题的关键：要使加入的铁粉和得到的固体质量相等必须使硫*消耗多余的Fe，且消耗铁粉的质量与置换出铜固体增加的质量相等．

知识点：利用化学方程式的简单计算

题型：计算题