Question

【题目】取4.64g铁屑(含有Fe2O3、CuO杂质)，加入足量的稀硫酸溶解，产生标准状况下气体V mL，过滤后得到0.64g残渣和滤液M(无Cu2＋)。在滤液M中加入足量NaOH溶液过滤残渣充分灼烧得到4.80g固体。请计算：

（1）滤液M中存在的金属阳离子有____。

（2）参与反应的硫酸的物质的量为___mol。

（3）V＝____。

Answer 1

【答案】Fe2+ 0.06 448 mL

【解析】

(1)加入足量的稀硫酸溶解，过滤后得到0.64g残渣，且滤液M无Cu2+，由于硫酸足量，Fe、Cu能与Fe3+反应，则残渣为Cu，滤液M中金属阳离子为Fe2+；

(2)滤液M中溶质为FeSO4，加入足量的NaOH，由于氢氧化亚铁易被氧化，过滤充分灼烧得到4.80g固体为Fe2O3，根据Fe原子守恒计算硫酸亚铁的物质的量，再根据硫酸根守恒计算硫酸的物质的量；

(3)纵观整个反应过程，原混合物可以看作FeO、Cu、Fe的混合物，其中FeO、Fe的总质量为4.64g-0.64g=4g，由Fe原子守恒可知FeO、Fe的总物质的量，联立计算各自物质的量，根据电子转移守恒计算氢气的体积。

(1)加入足量的稀硫酸溶解，过滤后得到0.64g残渣，且滤液M无Cu2+，由于硫酸足量，Fe、Cu能与Fe3+反应，则残渣为Cu，滤液M中金属阳离子为Fe2+，故答案为：Fe2+；

(2)滤液M中溶质为FeSO4，加入足量的NaOH，由于氢氧化亚铁易被氧化，过滤充分灼烧得到4.80g固体为Fe2O3，其物质的量为=0.03mol，根据Fe原子守恒，n(FeSO4)=2n(Fe2O3)=0.03mol×2=0.06mol，因此n(H2SO4)=n(FeSO4)=0.06mol，故答案为：0.06；

(3)纵观整个反应过程，原混合物可以看作FeO、Cu、Fe的混合物，其中FeO、Fe的总质量为4.64g-0.64g=4g，则72g/mol×n(FeO)+56g/mol×n(Fe)=4g，Fe元素最终都转移到4.80g固体为Fe2O3中，由Fe原子守恒可知：n(FeO)+n(Fe)=0.06mol，联立解得：n(FeO)=0.04mol、n(Fe)=0.02mol，根据电子转移守恒可知生成氢气为=0.01mol，则得到氢气体积为0.01mol×22.4L/mol=0.224L，即体积为224mL，故答案为：224 mL。