Question

(08上海嘉定区期末)某研究性学习小组拟用铜屑与氧化铜混合物与硫酸和硝酸组成的混酸反应来制取CuSO₄?5H₂O晶体，混酸中硝酸的还原产物为NO，反应过程中不产生SO₂，反应后的溶液中不含Cu（NO₃）₂， 反应中固体完全溶解，两种酸均恰好完全反应。设固体混合物的总质量为480 g，其中铜屑的质量分数为x，试回答下列问题：

    （1）所得硫酸铜晶体的质量y为：                       g（用x表示）；

    （2）若x =0.4，混酸中HNO₃与H₂SO₄的物质的量之比为：            ；

（3）若x =0.4，480g固体混合物与一定量混酸微热后，充分反应，冷却恰好只得到CuSO₄?5H₂O，试求原混酸中H₂SO₄的质量分数（写出计算过程）。

Answer 1

答案：

   （1）1875x+1500-1500x=375x+1500（2分）

 Cu――CuSO₄?5H₂O               CuO--------- CuSO₄?5H₂O

64/480x      250/a              80/[480(1-x)]     250/b

  y=a+b=（250×480x）/64+250×480(1-x)/80=1875x+1500-1500x=375x+1500

   (2) 1∶3.3 

当x=0.4  m(Cu) = 480×0.4=192g m(CuO)=480g-192g=288g

n(Cu) =192/64=3mol   n(CuO) = 288/80=3.6mol 

 n(Cu) +n(CuO)=3mol +3.6mol = 6.6mol

 由Cu守恒得： n(H₂SO₄)=n(CuSO₄?5H₂O)=6.6mol

设HNO₃为xmol ,由得失电子数相同得： 2×480×0.4/64=3x     x=2  

 n(HNO₃)：n(H₂SO₄)=2:6.6=1:3.30

  (3) m(CuSO₄?5H₂O)=6.6mol×250g/mol=1650g

   n(HNO₃) =2mol 则放出NO为2mol，质量为2×30=60g

 根据质量守恒：m(溶液)=1650+2×30-480=1230g

所以，H₂SO₄%=6.6×98/12300×100％=52.6%