Question

（10分）把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110 mL 4 mol·L^-1盐酸中，充分反应后产生896 mL H₂（标准状况），残留固体1.28 g。过滤，滤液中无Cu²⁺。将滤液加水稀释到200 ｍＬ，测得其中c(H⁺)为0.4 mol·L^-1。试求原混合物的总质量。

Answer 1

13.6 g

因滤液显酸性（即盐酸过剩），所以，残留固体只可能是铜，据题意可得反应物和生成物变化的关系：

由Cu元素守恒可得：
n(CuO)="n(Cu)=1.28" g/64 mol·L^-1="0.02" mol
由氯元素守恒可得：
2n(FeCl₂)+n(HCl)_余=n（HCl）_总="0.44" mol
即2n（FeCl₂）+0.08 mol="0.44" mol，则n（FeCl₂）="0.18" mol。
又由氢元素守恒可得：
2n（H₂O）_生成+2n（H₂）+n（HCl）_余=n（HCl）_总="0.44" mol，解得反应产物中水的物质的量为n（H₂O）_生成="0.14" mol。
由氧元素守恒可得：
3n(Fe₂O₃)+n(CuO)=n(H₂O)_生成，
解得：n(Fe₂O₃)="0.04" mol
最后由铁元素守恒可得：
n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=n(FeCl₂)
解得：n（Fe）="0.1" mol
综上可知，原混合物总质量为：
m(总)="56" g·mol^-1×0.1 mol+160 g·mol^-1×0.04 ｍｏｌ+80 g·mol^-1×0.02 mol="13.6" g