Question

17．向100g CuSO₄与H₂SO₄的混合溶液中加入质量分数为20%的氢氧化钠溶液，产生沉淀的质量与所加氢氧化钠溶液的质量关系如图所示，回答下列问题：
（1）由图象可知，NaOH先与混合溶液中H₂SO₄发生反应．
（2）生成沉淀Cu（OH）₂的质量是多少？
（3）当加入NaOH溶液的质量为40 g时，所得溶液中Na₂SO₄的质量分数是多少？（结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根据开始没有沉淀生成，说明硫酸过量，所以开始时硫酸和NaOH溶液反应生成硫酸钠和水进行解答；
（2）从图中可看出20g氢氧化钠溶液与混合溶液中的硫酸恰好完全反应，20g氢氧化钠溶液与混合溶液中的硫酸铜恰好完全反应．可利用氢氧化钠与硫酸铜反应的化学方程式，根据氢氧化钠的质量求出沉淀氢氧化铜的质量；
（3）所得溶液中溶质的质量分数=$\frac{溶质质量}{溶液质量}$×100%，溶质是硫酸钠，包括硫酸与氢氧化钠反应生成的硫酸钠和硫酸铜与氢氧化钠反应生成的硫酸钠；溶液的质量=所加入的所用物质的总质量-生成沉淀的质量．

解答 解：（1）根据开始没有沉淀生成，说明硫酸过量，所以开始时硫酸和NaOH溶液反应生成硫酸钠和水；
（2）设产生沉淀的质量为x，同时生成硫酸钠的质量为y，20g氢氧化钠溶液中溶质质量=20g×20%=4g
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
              80           98             142
              4g              x               y
$\frac{80}{4g}=\frac{98}{x}=\frac{142}{y}$
x=4.9g
y=7.1g
设与硫酸反应生成的硫酸钠质量为z，
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O          
80                    142                   
20g×20%             z    
$\frac{80}{20g×20%}=\frac{142}{z}$
z=7.1g；
不饱和溶液中Na₂SO₄总质量为：7.1 g+7.1 g=14.2 g；
不饱和溶液的质量为：100 g+40 g-4.9 g=135.1 g；
所得不饱和溶液中Na₂SO₄质量分数：$\frac{14.2g}{135.1g}$×100%=10.5%        
答案：
（1）H₂SO₄；
（2）生成沉淀Cu（OH）₂的质量是4.9g；
（3）所得溶液中Na₂SO₄的质量分数是10.5%．

点评 本题主要考查学生利用化学方程式进行计算的能力．解题的关键是结合物质间反应的情况，正确分析图示数据，细心解答．