Question

某同學(xué)做如下實(shí)驗(yàn)：第一步：將一定量的氧化銅粉末加入到稀H₂SO₄中微熱，待氧化銅完全溶解，得到藍(lán)色溶液．第二步：向上述藍(lán)色溶液中加入m克鐵粉，充分反應(yīng)后過(guò)濾，將所得固體進(jìn)行干燥并稱量，得質(zhì)量為n克．
（1）若硫酸與氧化銅恰好完全反應(yīng)，則m

 

n（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）如加入鐵粉后，硫酸仍有剩余，則m和n的大小關(guān)系可能有幾種情況，分別是

 

、

 

、

 

；（每空1分）
（3）在第（2）小題m和n的可能關(guān)系中，任選一種情況通過(guò)計(jì)算加以分析證明．（3分）

Answer 1

分析：由金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱關(guān)系鐵＞氫＞銅，根據(jù)題意可知，所加入的鐵粉會(huì)與氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)，若稀硫酸有剩余時(shí)還會(huì)與剩余的稀硫酸繼續(xù)反應(yīng)；鐵與硫酸銅反應(yīng)時(shí)會(huì)使所得固體質(zhì)量增加，而鐵與稀硫酸反應(yīng)時(shí)會(huì)使所得固體質(zhì)量減少，利用增加與減少的大小關(guān)系，進(jìn)行分析固體質(zhì)量與所加入鐵粉質(zhì)量的大小關(guān)系．

解答：解：（1）若硫酸與氧化銅恰好完全反應(yīng)，得到藍(lán)色溶液為硫酸銅溶液，所加入的m克鐵粉只與硫酸銅發(fā)生反應(yīng)而生成銅，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，每56份質(zhì)量的鐵可置換出64份質(zhì)量的銅，因此，充分反應(yīng)后過(guò)濾，進(jìn)行干燥并稱量所得固體質(zhì)量大于加入鐵粉的質(zhì)量，即m＜n；
（2）如加入鐵粉后，硫酸仍有剩余，則所加入的m克鐵粉既與硫酸銅發(fā)生反應(yīng)而生成銅使所得固體質(zhì)量有所增加，又與稀硫酸反應(yīng)放出氫氣而使剩余固體質(zhì)量減少；若固體增加的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，則有m＞n；若固體增加的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，則有m＜n；若固體增加的質(zhì)量與固體減少的質(zhì)量相等，則有m=n；

故答案為：（1）＜；
（2）m＞n；m＜n；m=n；

（3）因H₂SO₄過(guò)量，鐵無(wú)剩余，則n克為銅，
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
56             64

56n

64

g=

7n

8

g     n g
Fe與CuSO₄反應(yīng)后固體增加質(zhì)量為（n-

7n

8

）克，而與H₂SO₄反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為（m-

7n

8

）克，
若（m-

7n

8

）＞（n-

7n

8

）則m＞n
若（m-

7n

8

）＜（n-

7n

8

）則m＜n
若（m-

7n

8

）=（n-

7n

8

） 則m=n．

點(diǎn)評(píng)：解答本題時(shí)，分析得出鐵與硫酸銅反應(yīng)時(shí)會(huì)使所得固體質(zhì)量增加而鐵與稀硫酸反應(yīng)時(shí)會(huì)使所得固體質(zhì)量減少是解決問(wèn)題的關(guān)鍵．