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置换铁粉问题
硫酸溶铁粉的比例,硫酸亚铁溶液配制方法
发布时间:2024-11-12 浏览 49次

硫酸溶铁粉的比例取决于多种因素,包括所使用的硫酸浓度、反应温度、反应时间以及所希望的最终产物。一般来说,硫酸与铁粉的反应可以表示为:

$$ text{Fe} + text{H}_2text{SO}_4 rightarrow text{FeSO}_4 + text{H}_2 $$

在这个反应中,1摩尔的铁与1摩尔的硫酸反应生成1摩尔的硫酸亚铁和1摩尔的氢气。然而,在实际操作中,为了确保铁粉完全反应,通常需要使用过量的硫酸。此外,硫酸的浓度也会影响反应速率和产物的纯度。

1. 稀硫酸(浓度约110%)与铁粉的比例:通常为10:1到20:1,即每10克铁粉使用1升稀硫酸。2. 浓硫酸(浓度约98%)与铁粉的比例:通常为1:1到3:1,即每1克铁粉使用1毫升到3毫升的浓硫酸。

请注意,这些比例仅供参考,实际操作中需要根据具体情况进行调整。同时,硫酸溶铁粉的反应可能会产生大量的热量,因此需要采取适当的安全措施,如使用冷却装置和通风设备。

如果您有更具体的需求或条件,请提供更多信息,以便我能够给出更准确的建议。

【解答】

首先,我们需要理解题目中的化学反应。题目描述的是将铁粉放入含有硫酸铜的硫酸溶液中,铁与硫酸铜发生置换反应,生成铜和硫酸亚铁。反应方程式如下:

\\[ \\text{Fe} + \\text{CuSO}_4 \\rightarrow \\text{Cu} + \\text{FeSO}_4 \\]

根据题目,反应后析出补克铜,这意味着铁粉与硫酸铜完全反应,生成了补克铜。

接下来,我们根据反应方程式计算硫酸铜和硫酸的比例。

1. 计算硫酸铜的质量:

– 根据反应方程式,1摩尔铁(56克)与1摩尔硫酸铜(160克)反应生成1摩尔铜(64克)。

– 设反应的铁粉质量为x克,则根据题目,生成的铜质量为a克。

– 根据摩尔比,我们有:

\\[ \\frac{56}{x} = \\frac{64}{a} \\]

解得:

\\[ x = \\frac{56a}{64} = \\frac{7a}{8} \\]

– 因此,反应的铁粉质量为 \\(\\frac{7a}{8}\\) 克。

2. 计算硫酸铜的质量:

– 根据反应方程式,1摩尔硫酸铜(160克)生成1摩尔铜(64克)。

– 因此,生成a克铜所需的硫酸铜质量为:

\\[ \\frac{160}{64} \\times a = 2.5a \\]

– 所以,硫酸铜的质量为2.5a克。

3. 计算硫酸的质量:

– 根据题目,硫酸铜和硫酸的总质量为a克。

– 因此,硫酸的质量为:

\\[ a – 2.5a = -1.5a \\]

– 这里出现了一个问题,因为质量不能为负数。这表明我们的假设有误,即硫酸铜和硫酸的总质量不可能等于a克。

4. 重新审视题目:

– 题目中提到硫酸铜和硫酸的比例,但没有给出总质量。因此,我们需要重新审视题目,假设硫酸铜和硫酸的总质量为M克。

5. 计算硫酸铜和硫酸的比例:

– 设硫酸铜的质量为x克,硫酸的质量为y克,则有:

\\[ x + y = M \\]

– 根据前面的计算,硫酸铜的质量为2.5a克,因此:

\\[ 2.5a + y = M \\]

– 由于硫酸铜和硫酸的比例为x:y,我们有:

\\[ \\frac{x}{y} = \\frac{2.5a}{y} \\]

解得:

\\[ x = 2.5a \\]

– 将x的值代入总质量的方程式中,得到:

\\[ 2.5a + y = M \\]

\\[ y = M – 2.5a \\]

– 因此,硫酸铜和硫酸的比例为:

\\[ \\frac{2.5a}{M – 2.5a} \\]

综上所述,硫酸铜和硫酸的比例为 \\(\\frac{2.5a}{M – 2.5a}\\),其中M为硫酸铜和硫酸的总质量。

 
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