Question

某研究性学习小组拟用铜屑与氧化铜混合物与由硫酸和硝酸组成的混合酸反应来制取CuSO₄·5H₂O晶体，混合酸中硝酸的还原产物均为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，其中铜单质的质量分数为x，试完成下列问题：

(1)所得硫酸铜晶体的质量y为__________g(用x表示)。

(2)若x=0.4，则混合酸中HNO₃与H₂SO₄的物质的量之比为__________。

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

Answer 1

解析：(1)m(CuSO₄·5H₂O)=［］×250 g·mol^-1=(375x+1 500)g

(2)若x=0.4，在480 g混合物中，n(Cu)==3 mol

n(CuO)==3.5 mol

依据3Cu+8H⁺+23Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，所需n(HNO₃)=3 mol×=2 mol

n(H₂SO₄)=3 mol+3.6 mol=6.6 mol，

(3)原混合酸中m(H₂SO₄)=98 g·mol^-1×6.6 mol=646.8 g，原混合酸总质量为：m(CuSO₄·5H₂O) +m(NO)-［m(Cu)+m(CuO)］=250 g·mol^-1×6.6 mol+30 g·mol^-1×2 mol-480 g=1 230 g

所以w(H₂SO₄)=×100%=52.6%

答案：(1)375x+ 1 500

(2)10∶33  (3)52.6%