Question

【題目】綠礬（FeSO47H2O）在化學合成上用作還原劑及催化劑，工業(yè)上常用廢鐵屑溶于一定濃度的硫酸溶液制備綠礬。

（1）98% 1.84g/cm3的濃硫酸在稀釋過程中，密度下降，當稀釋至50%時，密度為1.4g/cm3，50%的硫酸物質的量濃度為______（保留兩位小數），50%的硫酸與30%的硫酸等體積混合，混合酸的濃度為______（填＞、＜、=）40%。

（2）實際生產用20%發(fā)煙硫酸（100克發(fā)煙硫酸含SO320克）配制稀硫酸，若用SO3nH2O表示20%的發(fā)煙硫酸，則n=______（保留兩位小數）。

（3）某廠廢水中含1.00×10﹣3mol/L的Cr2O72-，其毒性較大．某研究性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4 （Cr的化合價為+3，Fe的化合價依次為+3、+2）．欲使1L該廢水中的Cr2O72-完全轉化為Cr0.5Fe1.5FeO4．理論上需要加入______g FeSO47H2O。

（4）硫酸亞鐵銨[（NH4）2SO4FeSO46H2O]（俗稱莫爾鹽），較綠礬穩(wěn)定，在分析化學中常用來配制Fe2+的標準溶液，用此Fe2+的標準溶液可以測定剩余稀硝酸的量．現取8.64克Cu2S和CuS的混合物用200mL2mol/L稀硝酸溶液處理，發(fā)生反應如下：

10NO3﹣+3Cu2S+16H+→6Cu2++10NO↑+3SO42﹣+8H2O

8NO3﹣+3CuS+8H+→3Cu2++3 SO42﹣+8NO↑+4H2O

剩余的稀硝酸恰好與48mL 2mol/L （NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反應．

已知：NO3﹣+3Fe2++4H+→NO↑+3Fe3++2H2O

試計算混合物中CuS的質量分數（保留兩位小數）。______________

Answer 1

【答案】7.14molL﹣1 ＞ 0.77 2.78 33.33%

【解析】

（1）根據計算出密度為1.4g/cm3、質量分數為50%的硫酸物質的量濃度；假設密度相同，混合后質量分數為40%，由于硫酸的質量分數越大，溶液中含有的硫酸的質量越大，所以混合后硫酸的質量分數大于40%；

（2）20%發(fā)煙硫酸可表示為SO3nH2O，通過整理即為：nH2SO4(1-n)SO3，根據20%發(fā)煙硫酸中H2SO4和SO3的質量關系可得：98n：80(1-n)=(1-20%)：20%，解出n即可；

（3）根據Cr原子計算Cr0.5Fe1.5FeO4的物質的量，結合Cr0.5Fe1.5FeO4的物質的量利用Fe原子守恒計算FeSO47H2O質量；

（4）先根據(NH4)2Fe(SO4)2的物質的量計算與其反應的硝酸的物質的量，設固體混合物中兩固體的質量，根據兩固體的質量計算需要的硝酸的物質的量，然后列式計算出兩固體的質量，根據質量分數公式計算即可。

（1）密度為1.4g/cm3、質量分數為50%的硫酸物質的量濃度為≈7.14mol/L；假如50%的硫酸與30%的硫酸密度相同，則混合后硫酸的質量分數為40%，由于50%的硫酸的密度大于30%的硫酸，所以混合后溶液中硫酸的質量偏大，硫酸的質量分數大于40%；

（2）20%發(fā)煙硫酸可表示為SO3nH2O，通過整理即為：nH2SO4(1n)SO3，根據20%發(fā)煙硫酸中H2SO4和SO3的質量關系可得：98n：80(1n)=(120%)：20%，解得n=0.77；

（3）1L廢水中含=1.00×103mol，根據Cr原子、Fe原子守恒，可得：～4Cr0.5Fe1.5FeO4～10FeSO47H2O，

所以理論上n(FeSO47H2O)=10n()=1.00×103mol×10=0.01mol，

所以m(FeSO47H2O)=0.01mol×278g/mol=2.78g；

（4）48mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反應需要硝酸的物質的量為：

解得：n=0.128mol，所以消耗的硝酸的物質的量為0.128mol，故與固體混合物反應的硝酸的物質的量為：0.4mol0.128mol=0.272mol，

設Cu2S的物質的量xmol，CuS的物質的量為ymol，160x+96y=8.64g①，

②

由①②解得：x=0.036mol，y=0.03mol，

合物中CuS的質量分數為≈33.33%，因此混合物中CuS的質量分數為33.33%。