Question

2．取一定量CuO粉末与0.5L稀硫酸充分反应后，将一根50g铁棒插入上述溶液中，至铁棒质量不再变化时，铁棒增重0.24g，并收集到224mL H₂（标准状况）．
计算：（1）与稀硫酸反应的铁的物质的量
（2）此CuO粉末的质量
（3）原稀硫酸的物质的量浓度．

Answer 1

分析 由信息可知，加入铁反应还生成氢气，则一定量的CuO粉末与0.5L稀硫酸充分反应，发生CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O，且硫酸剩余，然后加Fe，发生Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu、Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，然后结合气体的体积及质量差计算．

解答 解：（1）氧化铜能与硫酸反应生成硫酸铜和水，生成的硫酸铜能与铁反应生成硫酸亚铁和铜，生成的铜附着在铁的表面，铁能与硫酸反应生成氢气，设生成0.02g氢气需要铁的质量为x则有
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
56  1mol       2
x  0.01mol   0.02g
$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.02}$，
 x=0.56g，其物质的量为$\frac{0.56g}{56g/mol}$=0.01mol，
答：与硫酸反应的铁的物质的量为0.01mol；
（2）与硫酸铜反应的铁的质量为50g-0.56g=49.44g，反应后铁棒的质量为50.24g，说明铁与硫酸铜反应时增重的质量为50.24g-49.44g=0.8g，设硫酸铜的质量为y，根据反应的化学方程式则有
 Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu△m
 56  160         64   8
      y              0.8g
$\frac{160}{y}=\frac{8}{0.8g}$，
 解得y=16g，
设氧化铜的质量为z．则有
CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O
80         160
z           16g
$\frac{80}{z}=\frac{160}{16g}$，解得z=8g，
答：此CuO粉末的质量为8g；
（3）原稀硫酸的物质的量浓度为：$\frac{0.01+\frac{16g}{160g}}{0.5L}$=0.22mol/L，答：原稀硫酸的物质的量浓度为0.22mol/L．

点评 本题考查了金属活动性顺序的应用以及根据化学方程式的计算，注意发生的化学反应及反应中过量的分析是解答本题的关键，差量法计算为解答的难点．