Question

将铜粉、铁粉和硫酸铜粉末组成完全均匀的混合物22.4g，分成质量相等的两份，分别放入甲、乙两烧杯中．在甲烧杯中加入足量的蒸馏水，充分反应后，溶液呈现浅绿色，还剩下固体8g；在乙烧杯中加入足量稀硫酸91.4g，搅拌使之充分反应后，测得乙烧杯中有2.4g暗红色固体和100g浅绿色溶液（此时溶液中只有硫酸亚铁一种溶质）．试计算：
（1）原来22.4g混合物中硫酸铜粉末的质量；
（2）乙烧杯中反应所生成氢气的质量；
（3）乙烧杯中的生成物溶液中硫酸亚铁的质量分数．

Answer

（1）甲烧杯中加入足量的蒸馏水，铁粉与硫酸铜溶液发生反应生成铜和硫酸亚铁，由于充分反应后溶液呈现浅绿色，可判断溶液中硫酸铜完全反应；根据质量守恒定律，反应前铜粉、铁粉和硫酸铜粉末的总质量与反应后剩余固体的质量差即反应生成硫酸亚铁的质量；根据反应的化学方程式，由生成硫酸亚铁的质量可计算反应前固体中硫酸铜的质量，其质量的2倍即原来22.4g混合物中硫酸铜粉末的质量；
（2）在乙烧杯中加入足量稀硫酸，混合物中铁粉分别与硫酸及硫酸铜发生反应，至反应后溶液为浅绿色溶液，溶液中稀硫酸及硫酸铜完全反应；根据质量守恒定律，乙烧杯中反应前后物质总质量差即反应所生成氢气的质量；
（3）乙烧杯中的硫酸亚铁由铁与硫酸铜及铁与硫酸反应生成，其中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁与甲烧杯中相同，与硫酸反应生成的硫酸亚铁可根据反应的化学方程式由产生氢气质量计算．
【解析】
（1）根据质量守恒，甲烧杯中：生成FeSO4的质量=11.2g-8g=3.2g
设甲烧杯中CuSO4的质量为x         
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu  
   160    152
    x     3.2g
160：152=x：3.2g
x=3.4g
所以原混合物中CuSO4的质量=3.4g×2=6.8g
（2）根据质量守恒，乙烧杯中生成氢气的质量：11.2g+91.4g-100g-2.4g=0.2g
（3）设Fe与H2SO4反应生成FeSO4的质量为y
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
          152   2
           y   0.2g
152：2=y：0.2g
y=15.2g
所以乙烧杯中FeSO4的总质量为：15.2g+3.2g=18.4g
所以FeSO4质量分数为：×100%=18.4%
答：（1）原来22.4g混合物中硫酸铜粉末的质量6.8g；
（2）乙烧杯中反应所生成氢气的质量0.2g；
（3）乙烧杯中的生成物溶液中硫酸亚铁的质量分数18.4%．