Question

两份等质量的铜片，一份直接与足量的质量分数为98.0%的浓硫酸（密度为1.84 g·cm^－3）反应，另一份先制成氧化铜，再与足量的稀硫酸反应。结果两种方法得到的硫酸铜质量相等，消耗两酸的体积也相等。求浓、稀硫酸的物质的量浓度。?

Answer 1

c（浓H₂SO₄）="18.4" mol·L^－1,c（稀H₂SO₄）="9.20" mol·L^－1

本题有多种解法，但须先求出浓H₂SO₄的物质的量浓度。为方便计算，设有浓H₂SO₄ 1 L，则浓H₂SO₄的物质的量浓度为：
?c（浓H₂SO₄）= ="18.4" mol·L^－1
下面是计算稀H₂SO₄物质的量浓度的两种方法。
方法1（一般解法）：先求浓H₂SO₄的体积：
Cu+2H₂SO₄（浓）====CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
1.00 mol Cu消耗H₂SO₄的物质的量为2.00 mol,其质量为：
?m（H₂SO₄）="98" g· mol^－1×2.00 mol="196" g
则1.00 mol Cu消耗浓H₂SO₄的体积为：
?V（浓H₂SO₄）=="108.7" mL
再求稀H₂SO₄的浓度：
2Cu+O₂2CuO
CuO+H₂SO₄（稀）====CuSO₄+H₂O
Cu与H₂SO₄（稀）的关系式为：
Cu~H₂SO₄
相当于1.00 mol Cu消耗1.00 mol H₂SO₄（稀），由于所耗浓、稀H₂SO₄的体积相等，所以稀H₂SO₄的浓度为：
?c（稀H₂SO₄）= ="9.20" mol·L^－1
方法2（巧解法）：比较两种方法，可知1.00 mol Cu消耗2.00 mol浓H₂SO₄，1.00 mol Cu消耗1.00 mol稀H₂SO₄。由于所耗浓、稀H₂SO₄的体积相等，所以
?c(稀H₂SO₄）=（浓H₂SO₄）=×18.4 mol·L^－1="9.20" mol·L^－1。