题目内容

某同学在做铁与硫酸铜溶液反应的实验时，发现生成铜的同时有气泡产生．他们怀疑硫酸铜溶液不纯，为了证实猜想，做了如下实验：
a．取8.5g铁粉放入100g的硫酸铜溶液中，反应完成后，滤出固体，洗涤、干燥后称量，固体质量为9.2g．
b．将9.2g固体与足量的稀硫酸充分反应后，反应所产生氢气的质量为0.1g，则固体质量减少了g；
计算：
（1）硫酸铜溶液中溶质质量分数；
（2）上述实验中铁与硫酸铜溶液和稀硫酸反应的总质量g，对次结果请你作出解释．

解：b、设9.2g固体与足量的稀硫酸反应的铁的质量为x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56 2
x 0.1g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
解得：x=2.8g；
则固体质量减少了2.8g．
故答案为：2.8．
（1）9.2g固体中铜的质量为：9.2g-2.8g=6.4g
设与铁反应的硫酸铜的质量为y，铁的质量为z
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56 160 64
z y 6.4g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ；
解得：y=16g，z=5.6g；
则硫酸铜溶液中溶质质量分数为 $\text{[math]}$ ×100%=16%；
答：硫酸铜溶液中溶质质量分数为16%．
（2）由上面的解答可知：与稀硫酸反应的铁的质量为2.8g，与硫酸铜反应的铁的质量为5.6g；
则铁与硫酸铜溶液和稀硫酸反应的总质量为：2.8g+5.6g=8.4g＜8.5g；
因为有少量铁与硫酸铜溶液中的酸性物质反应生成了气体．
故答案为：小于8.5或为8.4；因为有少量铁与硫酸铜溶液中的酸性物质反应生成了气体．
分析：b、利用铁与稀硫酸反应的化学方程式，根据氢气的质量求出铁的质量，即为固体减少的质量．
（1）9.2g固体能与稀硫酸发生反应，说明9.2g固体不全是铜，还有铁，用9.2g-固体中混有的铁的质量=铜的质量．利用铁与硫酸铜反应的化学方程式，根据铜的质量求常见反应的硫酸铜的质量；再根据硫酸铜溶液的质量即可求得硫酸铜溶液中溶质质量分数；
（2）在做铁与硫酸铜溶液反应的实验时，发现生成铜的同时有气泡产生．说明硫酸铜溶液中混有酸，部分铁与硫酸铜溶液中的酸发生反应，所以会造成与硫酸铜反应的铁的质量及与稀硫酸反应的铁的质量之和小于8.5g．
点评：做硫酸铜与铁反应的实验时，生成的铜覆盖在铁的表面，会造成铁不能完全反应，所以将生成的铜放入硫酸中会有气体生成，那其实是未反应的铁在与稀硫酸发生反应．