Question

14．向銅片中加入115mL某濃度的硫酸，在加熱條件下反應，待銅片全部溶解后，將其溶液稀釋到500mL，再加入足量鋅粉，使之充分反應，收集到2.24L（標準狀況）氣體．過濾得殘留固體，干燥后，質量減輕了7.5g．求原硫酸的物質的量濃度．

Answer 1

分析 Cu與硫酸發(fā)生反應：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O，反應后的溶液加水稀釋，再加入Zn，發(fā)生反應：CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu、Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，這兩個反應都使得固體質量減輕，生成的氣體為氫氣，最終得到ZnSO₄，根據硫元素守恒：n_原（H₂SO₄）=n（ZnSO₄）+n（SO₂），根據氫氣體積計算與硫酸反應的Zn的物質的量、生成ZnSO₄的物質的量，進而計算Zn與硫酸銅反應時固體減輕的質量，再利用差量法計算硫酸銅及生成ZnSO₄的物質的量，根據方程式計算n（SO₂），進而計算原硫酸溶液的物質的量濃度．

解答 解：n（H₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
Zn+H₂SO₄ =ZnSO₄+H₂↑
0.1mol 0.1mol    0.1mol
故反應CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，固體質量減少為7.5g-0.1mol×65g/mol=1g，
CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu            固體質量減少△m
     1mol      1mol          65g-64g=1g
      x        y              1g
故x=y=$\frac{1mol×1g}{1g}$=1mol，
由Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+H₂O，可知n（SO₂）=n（CuSO₄）=1mol，
根據硫元素守恒：n_原（H₂SO₄）=n（ZnSO₄）+n（SO₂）=1mol+0.1mol+1mol=2.1mol，
原 H₂SO₄的物質的量濃度 c（H₂SO₄）=$\frac{2.1mol}{0.115L}$=18.3mol/L，
答：原硫酸的物質的量濃度為18.3mol/L．

點評 本題考查化學方程式計算、混合物計算，關鍵是明確發(fā)生的反應、理解Zn反應時固體質量減輕，題目難度中等．