题目内容

Cu-Fe合金由于长时间置于空气中表面产生了一层氧化膜(成分为Fe2O3和CuO),现进行如下实验(以下气体体积均在标况下测得)
①将此合金块5.76g置于烧杯中,然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量,收集产生的气体为672mL,过滤得绿色溶液A,还有滤渣B.
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中,完全溶解,得NO、NO2混合气体896mL,经测定(标况下)此混合气体与氢气的相对密度为17.
③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO3中,用排水法收集一烧瓶气体,再向烧瓶中通入224mLO2,气体恰好完全溶于水.
(1)写出在潮湿空气中合金腐蚀过程的正极电极反应式
 

(2)A中存在的阳离子有
 
,B单质为
 

(3)①中产生绿色溶液A的离子方程式是
 
 
 

(4)此合金块中铁元素的质量分数为
 
分析:(1)在潮湿的空气中构成原电池,发生吸氧腐蚀,铁易失电子作负极,铜作正极,正极上氧气得电子发生还原反应;
(2)溶液呈绿色说明含有亚铁离子,溶液呈酸性,还含有氢离子;滤渣为铜;
(3)铁和稀硫酸反应生成亚铁离子、铁和铜离子反应生成亚铁离子、铁和铁离子反应生成亚铁离子;
(4)③中亚铁离子和硝酸发生氧化会反应生成气体,气体再和氧气、水发生氧化会反应生成硝酸,根据转移电子守恒知,亚铁离子失去电子数等于氧气得到电子数,根据转移电子守恒计算铁元素质量,再根据质量分数公式计算铁元素质量分数.
解答:解:(1)在潮湿的空气中构成原电池,发生吸氧腐蚀,铁易失电子作负极,铜作正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-
(2)溶液呈绿色说明含有亚铁离子,溶液呈酸性,所以还含有氢离子,酸过量,则滤渣只含铜,
故答案为:Fe2+、H+; Cu;
(3)酸过量,铁和酸反应生成亚铁离子,氧化铜和酸反应生成铜离子,铁和铜离子反应生成亚铁离子,氧化铁和酸反应生成铁离子,铁和铁离子反应生成亚铁离子,所以涉及的离子反应方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+
故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+;    
(4)③中亚铁离子和硝酸发生氧化会反应生成气体,气体再和氧气、水发生氧化会反应生成硝酸,根据转移电子守恒知,亚铁离子失去电子数等于氧气得到电子数,根据转移电子守恒得铁元素的物质的量=
0.224L
22.4L/mol
×4
1
=0.04mol,则铁元素质量分数=
56g/mol×0.04mol
5.76g
×100%
=38.89%,
故答案为:38.89%.
点评:本题考查了物质间的反应、离子方程式的书写等知识点,明确物质的性质是解本题关键,再结合原子守恒分析解答,能从整体上分析解答,难度中等.
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