Question

為測定H₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中溶質的含量，小強和小國設計并進行了以下實驗．
【查閱資料】①Cu（OH）₂固體受熱易分解產生CuO和H₂O；②BaSO₄固體受熱難分解．
【實驗一】目的：測定100.0g混合溶液中CuSO₄的質量

（1）小強認為m₁是CuO的質量，小國提出質疑，認為m₁是________的質量．
（2）為得到CuO的質量，小國決定將Ba（OH）₂溶液換成另一種溶液，該溶液可以是________（填字母）．
A．NaOH溶液、B．KOH溶液、C．BaCl₂溶液
（3）改進實驗后小國得到8.0g CuO，試求100.0g混合溶液中CuSO₄的質量．
解：
【實驗二】目的：測定100.0 g混合溶液中H₂SO₄的質量分數
主要實驗步驟如下：
a．按圖組裝儀器，檢查氣密性，裝好藥品，其中Fe₂O₃的質量為m₂g；
b．打開活塞A，通入N₂一段時間，關閉活塞A；
c．點燃酒精燈，逐滴加入100.0g混合溶液；
d．測定反應過程中硬質玻璃管內物質的質量（見表格所示）；
e．待反應結束后，熄滅酒精燈，打開活塞A，緩緩通一會兒N₂．
記錄數據

時間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
質量/g	m2	m2-1.6	m2-3.0	m2-4.0	m2-4.8	m2-4.8

過濾、洗滌干燥、稱量
（4）請結合以上實驗數據（假設與Fe₂O₃反應的氣體的損耗忽略），計算100.0g混合溶液中H₂SO₄的質量分數為________．（可能用到的相對分子質量：Fe₂O₃-160，H₂SO₄-98）

Answer 1

解；（1）因為氫氧化鋇溶液與H₂SO₄和CuSO₄反應后生成Cu（OH）₂和BaSO₄，由已知條件可知，Cu（OH）₂固體受熱易分解產生CuO和H₂O，BaSO₄固體受熱難分解，故可判斷m₁為CuO和BaSO₄的質量．
故選CuO和BaSO₄．
（2）因為A和B溶液中都有OH離子，都可與硫酸銅反應生成氫氧化銅，Cu（OH）₂固體受熱易分解產生CuO和H₂O，可以得到CuO的質量．
故選AB．
（3）解：①設反應過程中生成Cu（OH）₂沉淀質量為x，依題意得：
Cu（OH）₂CuO+H₂O，
98 80
x 8.0g
，
解之得：x=9.8g，
②設100.0g混合溶液中含CuSO₄質量為y．
CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄
160 98
y 9.8g
∴，
解之得：y=16.0g．
答：100.0g混合溶液中含CuSO₄質量為16.0g．
（4）與氧化鐵反應的氫氣的質量為x，
Fe₂O₃+3H₂2Fe+3H₂O△m
6 160-112=48
x 4.8g
∴=

解之得：x=0.6g，
則生成0.6g氫氣需要的硫酸的質量為0.6g÷（×100%）=29.4g
則硫酸溶液的質量分數為×100%=29.4%
故答案為：29.4%．
分析：（1）因為氫氧化鋇溶液與H₂SO₄和CuSO₄反應后生成Cu（OH）₂和BaSO₄，Cu（OH）₂固體受熱易分解產生CuO和H₂O，BaSO₄固體受熱難分解．據此答題；
（2）根據題意可知，Cu（OH）₂固體受熱易分解產生CuO和H₂O，因此所給溶液和混合溶液反應后能生成氫氧化銅即可；
（3）①根據加熱氫氧化銅的化學方程式和氧化銅的質量，列出比例式，即可計算出反應過程中生成Cu（OH）₂沉淀質量；
②根據硫酸銅和氫氧化鈉反應的化學方程式以及①中計算出的反應過程中生成Cu（OH）₂沉淀質量，即可計算出100.0g混合溶液中含CuSO₄質量；
（4）由圖表可知，完全反應時，試管內質量變化為4.8g，其實就是失去的氧元素的質量，也就是固體質量變化量．然后根據Fe₂O₃與H₂反應的化學方程式即可計算出 H₂ 的質量，進而求算出硫酸溶質的質量，然后根據質量分數公式計算即可．
點評：本題主要考查學生運用化學方程式和質量分數公式進行計算的能力．