Question

20．（1）現(xiàn)有CuO和Fe₂O₃組成的混合物a g，向其中加入2 mol•L^-1的硫酸溶液50mL，恰好完全反應(yīng)．若將a g該混合物在足量H₂中加熱，使其充分反應(yīng)，計算冷卻后剩余固體質(zhì)量．
（2）、取一定量的CuO粉末與0.5L稀硫酸充分反應(yīng)后，將一根50g鐵棒插入上述溶液中，至鐵棒質(zhì)量不再變化時，鐵棒增重0.24g．并收集到224mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．求此CuO粉末的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）金屬氧化物與硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽和水，根據(jù)硫酸的物質(zhì)的量可知金屬氧化物中O元素的物質(zhì)的量，金屬氧化物的質(zhì)量減去氧的質(zhì)量即為金屬的質(zhì)量；
（2）由信息可知，加入鐵反應(yīng)還生成氫氣，則一定量的CuO粉末與0.5L稀硫酸充分反應(yīng)，發(fā)生CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，且硫酸剩余，然后加Fe，發(fā)生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，然后結(jié)合氣體的體積及質(zhì)量差計算．

解答 解：（1）由反應(yīng)CuO～H₂SO₄，F(xiàn)e₂O₃～3H₂SO₄，可知硫酸的物質(zhì)的量與金屬氧化物中O元素的物質(zhì)的量相等，
n（H₂SO₄）=0.05L×2mol/L=0.1mol，
所以金屬氧化物中O的質(zhì)量為0.1mol×16g/mol=1.6g，
若將ag原混合物在足量氫氣中加熱，使其充分反應(yīng)，冷卻后剩余固體為金屬單質(zhì)，
則質(zhì)量為氧化物的質(zhì)量減去氧的質(zhì)量為ag-1.6g，
答：冷卻后剩余固體質(zhì)量為ag-1.6g；
（2）氧化銅能與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，生成的硫酸銅能與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，生成的銅附著在鐵的表面，鐵能與硫酸反應(yīng)生成氫氣，并收集到224mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），所以氫氣的物質(zhì)的量為：0.01mol，質(zhì)量為：0.02g，設(shè)生成0.02g氫氣需要鐵的質(zhì)量為x則有
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56                           2
x                          0.02g
$\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.02g}$，
x=0.56g，
與硫酸銅反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為50g-0.56g=49.44g，反應(yīng)后鐵棒的質(zhì)量為50.24g，說明鐵與硫酸銅反應(yīng)時增重的質(zhì)量為50.24g-49.44g=0.8g，設(shè)硫酸銅的質(zhì)量為y，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式則有
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu△m
56  160                   64    8
       y                           0.8g
$\frac{160}{y}=\frac{8}{0.8g}$，
解得y=16g，
設(shè)氧化銅的質(zhì)量為z．則有
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
  80                 160
  z                   16g
$\frac{80}{z}=\frac{160}{16g}$，解得z=8g，
答：此CuO粉末的質(zhì)量為8g．

點(diǎn)評 本題考查了金屬活動性順序的應(yīng)用以及根據(jù)化學(xué)方程式的計算，注意發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)中過量的分析是解答本題的關(guān)鍵，差量法計算為解答的難點(diǎn)．