题目内容

为测定H₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中溶质的含量，小强和小国设计并进行了以下实验．
【查阅资料】①Cu（OH）₂固体受热易分解产生CuO和H₂O；②BaSO₄固体受热难分解．
【实验一】目的：测定100.0g混合溶液中CuSO₄的质量

（1）小强认为m₁是CuO的质量，小国提出质疑，认为m₁是的质量．
（2）为得到CuO的质量，小国决定将Ba（OH）₂溶液换成另一种溶液，该溶液可以是（填字母）．
A．NaOH溶液、B．KOH溶液、C．BaCl₂溶液
（3）改进实验后小国得到8.0g CuO，试求100.0g混合溶液中CuSO₄的质量．
解：
【实验二】目的：测定100.0 g混合溶液中H₂SO₄的质量分数
主要实验步骤如下：
a．按图组装仪器，检查气密性，装好药品，其中Fe₂O₃的质量为m₂g；
b．打开活塞A，通入N₂一段时间，关闭活塞A；
c．点燃酒精灯，逐滴加入100.0g混合溶液；
d．测定反应过程中硬质玻璃管内物质的质量（见表格所示）；
e．待反应结束后，熄灭酒精灯，打开活塞A，缓缓通一会儿N₂．
记录数据
时间/min t₀ t₁ t₂ t₃ t₄ t₅
质量/g m₂ m₂-1.6 m₂-3.0 m₂-4.0 m₂-4.8 m₂-4.8
过滤、洗涤干燥、称量
（4）请结合以上实验数据（假设与Fe₂O₃反应的气体的损耗忽略），计算100.0g混合溶液中H₂SO₄的质量分数为．（可能用到的相对分子质量：Fe₂O₃-160，H₂SO₄-98）

解；（1）因为氢氧化钡溶液与H₂SO₄和CuSO₄反应后生成Cu（OH）₂和BaSO₄，由已知条件可知，Cu（OH）₂固体受热易分解产生CuO和H₂O，BaSO₄固体受热难分解，故可判断m₁为CuO和BaSO₄的质量．
故选CuO和BaSO₄．
（2）因为A和B溶液中都有OH离子，都可与硫酸铜反应生成氢氧化铜，Cu（OH）₂固体受热易分解产生CuO和H₂O，可以得到CuO的质量．
故选AB．
（3）解：①设反应过程中生成Cu（OH）₂沉淀质量为x，依题意得：
Cu（OH）₂ $\text{[math]}$ CuO+H₂O，
98 80
x 8.0g
$\text{[math]}$ ，
解之得：x=9.8g，
②设100.0g混合溶液中含CuSO₄质量为y．
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
160 98
y 9.8g
∴ $\text{[math]}$ ，
解之得：y=16.0g．
答：100.0g混合溶液中含CuSO₄质量为16.0g．
（4）与氧化铁反应的氢气的质量为x，
Fe₂O₃+3H₂ $\text{[math]}$ 2Fe+3H₂O△m
6 160-112=48
x 4.8g
∴ $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$

解之得：x=0.6g，
则生成0.6g氢气需要的硫酸的质量为0.6g÷（ $\text{[math]}$ ×100%）=29.4g
则硫酸溶液的质量分数为 $\text{[math]}$ ×100%=29.4%
故答案为：29.4%．
分析：（1）因为氢氧化钡溶液与H₂SO₄和CuSO₄反应后生成Cu（OH）₂和BaSO₄，Cu（OH）₂固体受热易分解产生CuO和H₂O，BaSO₄固体受热难分解．据此答题；
（2）根据题意可知，Cu（OH）₂固体受热易分解产生CuO和H₂O，因此所给溶液和混合溶液反应后能生成氢氧化铜即可；
（3）①根据加热氢氧化铜的化学方程式和氧化铜的质量，列出比例式，即可计算出反应过程中生成Cu（OH）₂沉淀质量；
②根据硫酸铜和氢氧化钠反应的化学方程式以及①中计算出的反应过程中生成Cu（OH）₂沉淀质量，即可计算出100.0g混合溶液中含CuSO₄质量；
（4）由图表可知，完全反应时，试管内质量变化为4.8g，其实就是失去的氧元素的质量，也就是固体质量变化量．然后根据Fe₂O₃与H₂反应的化学方程式即可计算出 H₂ 的质量，进而求算出硫酸溶质的质量，然后根据质量分数公式计算即可．
点评：本题主要考查学生运用化学方程式和质量分数公式进行计算的能力．