题目内容
今有由铁粉、Fe2O3粉及CuO粉末组成的混和物，跟2摩/升的H2SO4 110毫升完全反应后得氢气896毫升（标况）．将反应物过滤，滤渣经干燥，冷却后称量为1.28克．滤液中的金属离子全部是Fe2+，将滤液稀释至200毫升，再从中取出50毫升，向其中逐滴加入1摩尔/升的NaOH溶液，边加边振荡，当加至20毫升时溶液开始出现沉淀．求：
（1）原混合物中的CuO多少克？
（2）Fe2O3是多少克？
（3）稀释后的200毫升滤液中Fe2+的摩尔浓度是多少？
（原子量Cu：64 Fe：56 O：16 H：1 S：32）
（1）原混合物中的CuO多少克？
（2）Fe2O3是多少克？
（3）稀释后的200毫升滤液中Fe2+的摩尔浓度是多少？
（原子量Cu：64 Fe：56 O：16 H：1 S：32）
分析：（1）铁粉、氧化铁粉末和氧化铜粉末都能和硫酸反应，而铁粉又可以和硫酸铜反应，而题目中生成了氢气，说明铁粉将硫酸铜中的铜全部置换出来，故得到的滤渣为铜的质量，可以根据铜元素的质量守恒求出氧化铜的质量；
（2）根据铜元素的质量守恒可以求出与氧化铜反应的硫酸的物质的量，然后根据生成氢气的物质的量可以计算出与铁反应的物质的量，再结合氢氧化钠反应的硫酸的物质的量，最终能够计算出和氧化铁反应的硫酸的物质的量，然后结合化学方程式计算即可；
（3）向滤液中加入2mol/L NaOH溶液至40mL时开始出现沉淀说明固体与稀硫酸反应后稀硫酸有剩余；根据“过滤后，滤液中的金属离子只有Fe2+（假设滤液体积仍为100mL）”知，固体和硫酸反应后的盐只有硫酸亚铁，根据以上知固体与稀硫酸反应后的溶液是硫酸和硫酸亚铁的混合物．根据氢氧化钠的物质的量计算剩余硫酸的物质的量，其余的硫酸根离子与亚铁离子构成硫酸亚铁，据此分析解答．
（2）根据铜元素的质量守恒可以求出与氧化铜反应的硫酸的物质的量，然后根据生成氢气的物质的量可以计算出与铁反应的物质的量，再结合氢氧化钠反应的硫酸的物质的量，最终能够计算出和氧化铁反应的硫酸的物质的量，然后结合化学方程式计算即可；
（3）向滤液中加入2mol/L NaOH溶液至40mL时开始出现沉淀说明固体与稀硫酸反应后稀硫酸有剩余；根据“过滤后，滤液中的金属离子只有Fe2+（假设滤液体积仍为100mL）”知，固体和硫酸反应后的盐只有硫酸亚铁，根据以上知固体与稀硫酸反应后的溶液是硫酸和硫酸亚铁的混合物．根据氢氧化钠的物质的量计算剩余硫酸的物质的量，其余的硫酸根离子与亚铁离子构成硫酸亚铁，据此分析解答．
解答：解：（1）1.28g铜的物质的量为：1.28g÷64g/mol=0.02mol，根据铜元素的质量守恒可以知道：
CuO-H2SO4 -Cu
1 1 1
0.02mol 0.02mol 0.02mol
所以氧化铜的质量为：0.02mol×80g/mol=1.6g；
（2）反应生成了氢气的物质的量为：0.896L÷22.4L/mol=0.04mol
即与铁反应的硫酸的物质的量为0.04mol
与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量=
n（NaOH）=
×1mol/L×0.02L=0.01mol，
故反应后稀释得到200mL溶液中含有的硫酸的物质的量为：0.01mol×4=0.04mol
所以与氧化铁反应的硫酸的物质的量为：0.11L×2mol/L-0.04-0.02mol-0.04mol=0.12mol
设氧化铁的物质的量为x
Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O
1 3
x 0.12mol
=
解得：x=0.04mol
故氧化铁的质量为：0.04mol×160g/mol=6.4g
（3）根据硫酸根离子的守恒可以知道与Fe2+结合的硫酸根离子为：2.2mol/L×0.1L-0.04mol=0.22mol-0.04mol=0.18mol
设硫酸亚铁的物质的量为c．
H2SO4→FeSO4
1 1
0.18mol y
=
解得：y=0.18mol
即硫酸亚铁的物质的量浓度是：0.18mol÷0.2L=0.9mol/L，
答：稀释后的200毫升滤波中Fe2+的摩尔浓度是0.9mol/L．
故答案为：（1）1.6g；
（2）6.4g；
（3）0.9mol/L．
CuO-H2SO4 -Cu
1 1 1
0.02mol 0.02mol 0.02mol
所以氧化铜的质量为：0.02mol×80g/mol=1.6g；
（2）反应生成了氢气的物质的量为：0.896L÷22.4L/mol=0.04mol
即与铁反应的硫酸的物质的量为0.04mol
与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
故反应后稀释得到200mL溶液中含有的硫酸的物质的量为：0.01mol×4=0.04mol
所以与氧化铁反应的硫酸的物质的量为：0.11L×2mol/L-0.04-0.02mol-0.04mol=0.12mol
设氧化铁的物质的量为x
Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O
1 3
x 0.12mol
| 1 |
| x |
| 3 |
| 0.12mol |
解得：x=0.04mol
故氧化铁的质量为：0.04mol×160g/mol=6.4g
（3）根据硫酸根离子的守恒可以知道与Fe2+结合的硫酸根离子为：2.2mol/L×0.1L-0.04mol=0.22mol-0.04mol=0.18mol
设硫酸亚铁的物质的量为c．
H2SO4→FeSO4
1 1
0.18mol y
| 1 |
| 0.18mol |
| 1 |
| y |
解得：y=0.18mol
即硫酸亚铁的物质的量浓度是：0.18mol÷0.2L=0.9mol/L，
答：稀释后的200毫升滤波中Fe2+的摩尔浓度是0.9mol/L．
故答案为：（1）1.6g；
（2）6.4g；
（3）0.9mol/L．
点评：本题考查了有关混合物的计算，难度不大，明确各物理量之间的关系是解本题的关键，注意该题中气体的体积和固体的质量对该题的干扰，否则会导致解题错误．
练习册系列答案
相关题目
（7分）有一包粉末，可能由C粉、Fe2O3粉、Fe粉三种物质中的一种或两种组成。某同学为了探究它的成分，按如下步骤进行实验：
（1）先对实验做了如下设想和分析：
取少量粉末于烧杯中，向烧杯中加入过量的稀硫酸，则实验中可能出现的现象与对应结论如下表所示（表中未列完所有情况），请你完成下表：
| 烧杯中可能出现的现象 | 结论 |
| ① | 只含C |
| ② | 含C、Fe2O3 |
| ③有黑色不溶物，有气泡逸出，溶液呈浅绿色 | 含 |
实验1：将此粉末在空气中灼烧至质量不合理再变化，待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后静置，烧杯中 (填“有”或“无”)不溶物，溶液呈 色。
实验2：将此粉末隔绝空气加强热（若两种物质恰好完全反应），静置，再加入过量稀硫酸，充分反应后，所得溶液中的溶质是 、 。
有一包粉末，可能由C粉、Fe2O3粉、Fe粉三种物质中的一种或两种组成．某同学为了探究它的成分，按如下步骤进行实验：
（1）先对实验做了如下设想和分析：
取少量粉末于烧杯中，向烧杯中加入过量的稀硫酸，则实验中可能出现的现象与对应结论如下表所示（表中未列完所有情况），请你完成下表：
（2）通过实验及分析，确定该粉末为C、Fe2O3的混合物．为了进一步探究C、Fe2O3的性质，他又利用这种混合物补充做了下面两个实验：
实验1：将此粉末在空气中灼烧至质量不再变化，待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后静置，烧杯中 （填“有”或“无”）不溶物，溶液呈 色．
实验2：将此粉末隔绝空气加强热（若两种物质恰好完全反应），静置，再加入过量稀硫酸，充分反应后，所得溶液中的溶质是 、 ．
（1）先对实验做了如下设想和分析：
取少量粉末于烧杯中，向烧杯中加入过量的稀硫酸，则实验中可能出现的现象与对应结论如下表所示（表中未列完所有情况），请你完成下表：
| 烧杯中可能出现的现象 | 结论 |
| ① ． | 只含C |
| ② ． | 含C、Fe2O3 |
| ③有黑色不溶物，有气泡逸出，溶液呈浅绿色 | 含 |
实验1：将此粉末在空气中灼烧至质量不再变化，待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后静置，烧杯中 （填“有”或“无”）不溶物，溶液呈 色．
实验2：将此粉末隔绝空气加强热（若两种物质恰好完全反应），静置，再加入过量稀硫酸，充分反应后，所得溶液中的溶质是 、 ．