Question

3．現有8g Fe₂O₃和CuO的混合物，進行如下實驗：把混合物全部加入到50克足量的硫酸溶液中，完全溶解后，滴加溶質質量分數為8%的氫氧化鈉溶液，滴加氫氧化鈉溶液的質量與生成沉淀質量的關系如圖所示．回答下列問題：
（1）求所用硫酸溶液溶質的質量分數．
（2）求 a的取值范圍．
（3）若a=30，則將此16克混合物用過量的一氧化碳充分還原，求冷卻后所得固體的質量．

Answer 1

分析 （1）根據氫氧化鈉和硫酸反應生成硫酸鈉和水，依據氫氧化鈉的質量計算參加反應的硫酸的質量；
（2）根據假設8g鐵全部是氧化銅或氧化鐵，然后計算a的值，結合題意進行分析；
（3）根據a的質量和氫氧化鈉與硫酸反應的關系式，進行計算和分析．

解答 解：（1）設硫酸的質量分數為x
2NaOH-----Na₂SO₄-----H₂SO₄
80                   98
150g×8%             50g×x    
$\frac{80}{150g×8%}$=$\frac{98}{50g×x}$
x=29.4%；
（2）若8克固體全部為Fe₂O₃，則將鐵元素全部轉化為沉淀所需氫氧化鈉溶液的質量為（y₁）
Fe₂O₃----2Fe（OH）₃----6NaOH
160                     240
8g                      y₁×8%    
$\frac{160}{8g}$=$\frac{240}{{y}_{1}×8%}$
y₁=150g
所以a=0
同理可得，當8克固體全部為CuO時，y₂=100g
所以a=50
所以a的取值范圍：0＜a＜50；
（3）若a=30，則與氫氧化鈉反應的硫酸溶液量為
2NaOH-----H₂SO₄
80          98
30g×8%     y₃×29.4%
$\frac{80}{30g×8%}$=$\frac{98}{{y}_{3}×29.4%}$
y₃=10g
則溶解氧化物固體的硫酸量為（50-10）×29.4%，這些硫酸能奪取的氧元素為
16×40×29.4%÷98=1.92g
剩余固體的量為（8-1.92）×2=12.16g．
故答案為：（1）29.4%；
（2）0＜a＜50；
（3）12.16g．

點評 本題是數形結合類問題，分析反應的關系圖是正確判斷反應進行的依據和基礎，弄清折點的含義，是解決此題的關鍵之所在．