Question

4．把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入1L 5mol•L^-1盐酸中，充分反应后产生13.44L H₂（标准状况），残留固体32g．过滤，滤液中无Cu²⁺．将滤液加水稀释到2L，测得其中c（H⁺）为0.2mol•L^-1，则原混合物的总质量为（　　）

• A． 216g
• B． 188g
• C． 180g
• D． 148g

Answer 1

分析 混合物与盐酸反应生成氯化物、氢气与水，滤液中还有较多H⁺离子剩余，且滤液中没有Cu²⁺，可知残留物没有Fe，只有Cu，而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，根据电荷守恒计算n（Fe²⁺），根据原子守恒计算混合物中Fe元素质量，参加反应的HCl中的H元素转化到氢气、水中，根据H原子守恒计算混合物中O原子物质的量，进而计算O元素质量，Cu、Fe、O氧元素质量之和为混合物总质量．

解答 解：混合物与盐酸反应生成氯化物、氢气与水，滤液中还有较多H⁺离子剩余，且滤液中没有Cu²⁺，可知残留物没有Fe，只有Cu，即32g为Cu的质量，而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，
反应后剩余n（H⁺）=0.2mol•L^-1×2L=0.4mol，溶液中氯离子不变，则n（Cl^-）=5mol•L^-1×1L=5mol，根据电荷守恒：2n（Fe²⁺）=n（Cl^-）-n（H⁺）=5mol-0.4mol=4.6mol，则n（Fe²⁺）=2.3mol，根据原子守恒可知，混合物中Fe元素质量=2.3mol×56g/mol=128.8g，
参加反应的HCl中的H元素转化到氢气、水中，根据H原子守恒，2n（H₂O）+2n（H₂）=n_总（HCl）-n_余（H⁺），即2n（H₂O）+2×$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=5mol-0.4mol，n（H₂O）=1.7mol，故混合物中氧元素质量=1.7mol×16g/mol=27.2g，
故原混合物总质量=32g+128.8g+27.2g=188g，
故选B．

点评 本题考查混合物计算，本题注意从溶液存在的离子判断物质反应的程度，利用守恒的方法计算，题目难度中等．