题目内容

（1）将Xg氧化铜粉末加入到100g质量分数为14%的硫酸溶液中，微热至氧化铜全部溶解，再向所得蓝色溶液中加入Wg铁粉，充分反应后，过滤、烘干，得到干燥的固体物质仍是W g．则原先加入的氧化铜质量X的值是，加入铁粉的质量W的值至少是．
（2）某地出产的石灰石里所含杂质既不溶于水也不与盐酸反应．为测定该石灰石中碳酸钙的含量，现进行下列实验：称取25g石灰石放在质量为115g的烧杯中，向其中加入100g稀盐酸，反应恰好完全，这时称得烧杯及其中物质质量共为231.2g．求：
①石灰石中碳酸钙的质量分数．
②反应后溶液中溶质的质量分数（计算结果准确到0.1%）．

解：（1）设原先氧化铜的质量为m，则与氧化铜反应的硫酸的质量x，生成硫酸铜的质量y
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80 98 160
m x y
$\text{[math]}$ x= $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ y=2m
设加入铁粉与硫酸铜溶液充分反应固体增加的质量为a；与剩余稀硫酸反应的铁的质量为b，
Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu 固体质量增加
56 160 64 64-56=8
2m a
$\text{[math]}$
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56 98
b 100g×14%- $\text{[math]}$
$\text{[math]}$ b=8-0.7m
反应前后固体质量不变，即与硫酸反应消耗铁的质量等于与硫酸铜反应固体增加的质量，即：a=b
0.1m=8-0.7m 解得m=10g
由题意可知，硫酸最终全部装化为硫酸亚铁，设硫酸亚铁的质量为Z：
H₂SO₄～FeSO₄ 98 152
14g×100% Z
$\text{[math]}$ Z= $\text{[math]}$ g
加入铁粉的质量W= $\text{[math]}$ g× $\text{[math]}$ ×100%=8g
（2）①由题意可知，反应中生成的二氧化碳的质量为：
25g+115g+100g-231.2g=8.8g
设25g石灰石中碳酸钙的质量为p，反应生成氯化钙的质量为q
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 111 44
p q 8.8g
$\text{[math]}$ 解得：p=20g
$\text{[math]}$ 解得 q=22.2g
石灰石中碳酸钙的质量分数为 $\text{[math]}$ ×100%=80.0%
②反应后溶液中溶质的质量分数为：
$\text{[math]}$ =20.0%
答：（1）10，8；（2）①石灰石中碳酸钙的质量分数是80.0%，②反应后溶液中溶质的质量分数是20.0%
分析：（1）根据题意，从CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，可以看出铁转化出铜，这是一个使固体质量增加的过程，而题目明确的说明过滤后的固体质量与投入的铁粉质量相同，这只能说明氧化铜被溶解后，硫酸仍然有剩余，剩余的硫酸继续消耗铁粉，且消耗铁粉的质量与前一步固体增加的质量相等；利用这一等量关系，计算所加入氧化铜的质量；由题意可知，硫酸最终全部装化为硫酸亚铁，根据硫酸根守恒可以求出加入铁粉的质量W的值；
（2）根据质量守恒定律，烧杯及其中物质减少的质量就是生成的二氧化碳的质量，由二氧化碳的质量，根据碳酸钙与盐酸反应的方程式可求出碳酸钙、氯化钙的质量，由以上数据就可以进行有关的计算．
点评：解答（1）题时，分析固体质量不变的原因是解决本题的关键：要使加入的铁粉和得到的固体质量相等必须使硫酸消耗多余的Fe，且消耗铁粉的质量与置换出铜固体增加的质量相等．