题目内容

【题目】将铜片放入 115mL 某浓度的浓硫酸中,在加热条件下反应,待铜片全部溶解后,将其溶液稀释到500mL,再加入足量锌粉,使之充分反应,收集到 2.24L(标准状况下)氢气。过滤残留固体,干燥后称量,质量减轻了 7.5g。求原硫酸的物质的量浓度________________

【答案】18.3mol/L

【解析】

Cu与硫酸发生反应:Cu+2H2SO4() CuSO4+SO2↑+H2O,反应后的溶液加水稀释,再(1)加入Zn发生反应:CuSO4+Zn=ZnSO4+CuZn+H2SO4=ZnSO4+H2,这两个反应都使得固体质量减轻,Zn与稀硫酸反应产生0.1mol的氢气,消耗Zn0.1mol,质量减轻6.5g,固体共减轻7.5g,所以Zn与硫酸铜反应置换出铜又减轻1g,再利用差量法计算CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu中消耗Zn的物质的量;该过程中硫酸先与Cu反应,剩余硫酸与Zn反应,结合(1)中计算,根据CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu计算硫酸铜物质的量,再根据Cu+2H2SO4() CuSO4+SO2↑+H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2计算硫酸物质的量,进而计算原硫酸溶液的物质的量浓度。

n(H2)==0.1mol,根据Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可知参加反应的Zn0.1molH2SO40.1mol;则反应CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu中固体质量减少为7.5g-0.1mol×65g/mol=1g

故参加反应的Zn的物质的量为=1molCuSO41mol

Cu+2H2SO4()=CuSO4+SO2↑+2H2O可知反应中消耗硫酸为2mol,因此115ml硫酸溶液中共有H2SO42.1mol,则c(H2SO4)==18.3mol/L

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