Question

某研究性學(xué)習(xí)小組擬用銅屑與氧化銅混合物與硫酸和硝酸組成的混酸反應(yīng)來(lái)制取CuSO₄?5H₂O晶體，混酸中硝酸的還原產(chǎn)物為NO，反應(yīng)過(guò)程中不產(chǎn)生SO₂，反應(yīng)后的溶液中不含Cu（NO₃）₂，反應(yīng)中固體完全溶解，兩種酸均恰好完全反應(yīng)．設(shè)固體混合物的總質(zhì)量為480g，其中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，試回答下列．
（1）所得硫酸銅晶體的質(zhì)量y為：

375x+1500

（用x表示）；
（2）若x=0.4，混酸中HNO₃與H₂SO₄的物質(zhì)的量之比為：

1：3.3

；
（3）若x=0.4，480g固體混合物與一定量混酸微熱后，充分反應(yīng)，冷卻恰好只得到CuSO₄?5H₂O，試求原混酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：（1）計(jì)算480克混合物中銅屑與氧化銅質(zhì)量，再根據(jù)n=

m

M

計(jì)算n（Cu）、n（CuO），根據(jù)Cu元素守恒可知n（CuSO₄?5H₂O）=n（Cu）+n（CuO），再根據(jù)m=nM計(jì)算所得硫酸銅晶體的質(zhì)量；
（2）計(jì)算480克銅與氧化銅的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算n（HNO₃），依銅元素守恒可知n（CuSO₄?5H₂O）=n（Cu）+n（CuO），故n（H₂SO₄）=n（CuSO₄?5H₂O），據(jù)此解答；
（3）由硫酸根守恒可知n（H₂SO₄）=n（CuSO₄?5H₂O），據(jù)此計(jì)算混酸中n（H₂SO₄），據(jù)m=nM計(jì)算所得硫酸的質(zhì)量，m（混酸）=m（CuSO₄?5H₂O）+m（NO）-m（Cu+CuO），據(jù)此計(jì)算解答．

解答：解：（1）480克混合物中銅屑的質(zhì)量=480xg，則n（Cu）=

480xg

64g/mol

=7.5xmol，氧化銅的質(zhì)量=480（1-x）g，則n（CuO）=

480(1-x)g

80g/mol

=6（1-x）mol，根據(jù)Cu元素守恒可知n（CuSO₄?5H₂O）=n（Cu）+n（CuO）=7.5xmol+6（1-x）mol=（1.5x+6）mol，故所得硫酸銅晶體的質(zhì)量y=（1.5x+6）mol×250g/mol=（375x+1500）g，
故答案為：375x+1500；
（2）x=0.4，則n（Cu）=7.5×0.4=3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒3n（HNO₃）=2n（Cu），故n（HNO₃）=

3mol×2

3

=2mol．n（CuO）=6×（1-0.4）mol=3.6，根據(jù)Cu元素守恒可知n（CuSO₄?5H₂O）=n（Cu）+n（CuO）=3mol+3.6mol=6.6mol，故n（H₂SO₄）=n（CuSO₄?5H₂O）=6.6mol，故混酸中HNO₃與H₂SO₄的物質(zhì)的量之比為2mol：6.6mol=1：3.3mol，
故答案為：1：3.3；
（3）n（H₂SO₄）=n（CuSO₄?5H₂O）=6.6mol，故m（H₂SO₄）=6.6mol×98g/mol=646.8g，
m（混酸）=m（CuSO₄?5H₂O）+m（NO）-m（Cu+CuO）=6.6mol×250g/mol+2mol×30g/mol-480g=1230g，
故原混酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

646.8g

1230g

×100%=52.6%，
答：原混酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.6%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合計(jì)算等，難度中等，清楚硝酸全部起氧化劑作用是關(guān)鍵，注意守恒思想的運(yùn)用．