Question

现有一份CuO和Cu₂O混合物，用H₂还原法测定其中CuO的质量x（克）．实验中可以测定如下数据：W-混合物的质量（克），WH₂O-生成H₂O的质量（克），WCu-生成Cu的质量（克），VH₂-消耗的H₂在标准状况下的体积（升）（已知摩尔质量：Cu-64克/摩尔、CuO-80克/摩尔、Cu₂O-144克/摩尔、H₂O-18克/摩尔）
（1）为了计算x，至少需要测定上述四个数据中

 

个，这几个数据的组合共有

 

 种，请将这些组合一一填入下表空格中．
说明：①选用W、WH₂O、WCu、VH₂表示，不必列出具体计算式．
②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满．
（2）从上述组合中选写一个含W的求x的计算式x=

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：压轴题

分析：（1）本题涉及的是两个反应  CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O，Cu₂O+H₂

△   .

2 Cu+H₂O．如果只有一个数据，显然无法计算．如果有两个，例如W和W（Cu），根据反应前后化合物和单质中的Cu的物质的量不变，可解得x．因此上述四个量中，至少需要测定两个．四个数据的两两组合，从数学上推算，可以有六种组合．但其中W（H₂O）-V（H₂）这两个量并不是独立变化，所以这些数据的组合共有五种．
（2）由题意可由方程①②、①③、①④即可求出含W的x值．

解答： 解：（1）混合物中有CuO和Cu₂O两种物质 已知CuO的质量为x，即物质的量为

x

80

mol，所以可设Cu₂O的物质的量为y，
用H₂还原时发生的反应如下：
  CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O，

x

80

  

x

80

   

x

80

 

x

80

Cu₂O+H₂

△   .

2 Cu+H₂O
y     y      2y    y  
由题意可知：

x+144y=W                     ① x 80 ×64+2y×64=W(Cu)  ② x 80 ×18+18y=W(H2O)    ③ x 80 ×22.4+22.4y=V(H2)  ④

要求x、y的值，只需联立两个方程即可，则可以联立的方程有：①②、①③、①④、②③、②④（因为③④方程联立时无解）即至少需要两个数据，这样的组合共有5组．
故答案为：2，5

W、W（Cu）	W、W（H2O）	W、W（H2）	W、W（H2O）
W（Cu）、W（H2）

（2）由题意可由方程①②、①③、①④即可求出含W的x值：
①②：

x+144y=W                    x 80 ×64+2y×64=W(Cu)

解之得：

40W-45W(Cu)

4

；
①③：

x+144y=W                    ①   x 80 ×18+18y=W(H2O)   ③

解之得：

40W(H20)-5W

4

；

①④：

x+144y=W                      ①     x 80 ×22.4+22.4y=V(H2)   ④

解之得：

225V(H2)-35W

28

．
故答案为：

40W-45W(Cu)

4

或

40W(H2O)-5W

4

或

225V(H2)-35W

28

．

点评：本题考查混合物的计算，题目难度角度，为开放性题目，做题中注意根据反应前后质量的变化，用守恒的方法列方程组计算．