Question

【题目】向100mLH2SO4与CuSO4的混合溶液中加入11.2g铁粉，充分反应后固体质量仍为11.2g 。将反应后得到的固体再与足量的稀硫酸反应可得到标准状况下气体2.24L。

（1）求混合液中的H2SO4与CuSO4的物质的量之比；

（2）求混合液中H2SO4的物质的量浓度。

Answer 1

【答案】1:7 0.125mol/L

【解析】

向含H2SO4和CuSO4的混合溶液中加入11.2g铁粉，根据反应后得到的固体再与足量的稀硫酸反应可得到标准状况下气体2.24L，说明铁过量。由于铁能与硫酸、硫酸铜发生反应，得固体质量仍为11.2g，说明参加反应的铁与生成的铜的质量相等。根据铁和硫酸铜反应的化学方程式，由铜的质量可求出与硫酸铜反应的铁的质量，进而求出与硫酸反应的铁的质量，最后根据铁和硫酸反应的方程式求出硫酸的质量，进而求得物质的量之比。

将反应后得到的固体再与足量的稀硫酸反应可得到标准状况下气体2.24L，说明11.2g铁与H2SO4和CuSO4反应后仍有剩余，因铁与稀硫酸反应生成的气体是氢气，所以n（H2）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，由Fe+ H2SO4 ═FeSO4 +H2 ↑可知，Fe与H2的物质的量之比是1:1，所以与H2SO4和CuSO4反应后剩余的铁的物质的量是0.1mol，质量是0.1mol×56g/mol=5.6g。则与H2SO4和CuSO4反应Fe的质量是（11.2-5.6）=5.6g，根据反应前后固体质量不变，则生成铜的质量也为5.6g。设与硫酸铜反应的铁的质量为x，所含CuSO4的物质的量为y，

Fe+ CuSO4═FeSO4+ Cu

56 1mol 64

x y 5.6g

根据关系式解得： x=4.9g y=0.0875mol，

那么与硫酸反应的铁的质量为：5.6g ﹣ 4.9g=0.7g

设混合溶液中所含H2SO4的物质的量为 z

Fe+ H2SO4 ═FeSO4 +H2 ↑

56 1mol

0.7g z

根据关系式解得： z=0.0125mol，所以混合溶液中所含H2SO4和CuSO4的物质的量之比为0.0125: 0.0875 =1:7，故答案是1:7。

（2）. 根据（1）中分析可知，原混合溶液中所含H2SO4的物质的量是0.0125mol，则c（H2SO4）= 0.0125mol÷0.1L=0.125mol/L，故答案是0.125mol/L。