Question

2．部分氧化的Fe-Cu合金样品（氧化产物为Fe₂O₃、CuO）共5.92g，如附图所示流程处理，下列说法中，正确的是（　　）

• A． 滤液A中阳离子不可能含H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺
• B． 样品中金属Fe的质量为2.24g
• C． 样品中CuO的质量为4.0g
• D． V=224

Answer 1

分析 硫酸足量，由于氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，铁离子优先反应，由于滤液A中不含铜离子，且有气体氢气生成，则滤液A中不含铁离子，滤渣3.2g为金属铜，物质的量为0.05mol，即合金样品中总共含有铜元素0.05mol，滤液A中加入足量氢氧化钠溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2g为Fe₂O₃，物质的量为0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol，利用极限法判断样品中Fe的质量、CuO的质量问题．
滤液A溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，而铁元素物质的量为0.02mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.02mol，硫酸含氢离子0.04mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H⁺和合金中的氧结合成水了，计算合金中氧原子的物质的量，进而计算氧原子它结合氢离子物质的量，再根据H原子守恒生成氢气的体积．

解答 解：硫酸足量，由于氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，铁离子优先反应，由于滤液A中不含铜离子，且有气体氢气生成，则滤液A中不含铁离子，滤渣3.2g为金属铜，物质的量为0.05mol，即合金样品中总共含有铜元素0.05mol，滤液A中加入足量氢氧化钠溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2g为Fe₂O₃，物质的量为0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol．
A．由上述分析可知，则滤液A中不含铁离子，滤液A中阳离子为Fe²⁺、H⁺，故A正确；
B．滤液A中含有亚铁离子和氢离子，加入足量氢氧化钠溶液后，过滤，最后灼烧得到的固体为氧化铁，3.2g氧化铁的物质的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol，含有铁元素的物质的量为0.02mol×2=0.04mol，样品中所有铁元素都生成了氧化铁，所以样品中Fe元素的质量为56g/mol×0.04mol=2.24g，由于部分Fe被氧化成氧化铁，则样品中Fe的质量一定小于2.24g，故B错误；
C．由于硫酸过量，生成氢气，滤液中不含铜离子，滤渣3.2g为金属铜，铜元素的物质的量为0.05mol，若全部为氧化铜，氧化铜的质量为：80g/mol×0.05mol=4.0g，由于部分铜被氧化成氧化铜，则样品中氧化铜的质量一定小于4.0g，故C错误；
D．滤液A溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，而铁元素物质的量为0.02mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.02mol，硫酸含氢离子0.04mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H⁺和合金中的氧结合成水了，合金中Fe元素质量=0.04mol×56g/mol=2.24g，Cu元素质量为3.2g，故合金中氧原子的物质的量$\frac{5.76g-2.24g-3.2g}{16g/mol}$=0.02mol，它结合氢离子0.04mol，所以硫酸中生成氢气的H⁺为0.04mol-0.02mol=0.02mol 即生成0.01mol氢气，标况体积=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，故D正确；
故选：AD．

点评 本题考查混合物计算，根据离子的氧化性强弱明确楚反应过程是解答关键，侧重解题方法与分析解决问题能力的考查，注意利用极限法与原子守恒解答，难度中等．