Question

部分氧化的FeCu合金样品（氧化产物为Fe₂O₃、CuO）共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是（　　）

• A、滤液A中的阳离子为Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺
• B、样品中CuO的质量为4.0g
• C、V=448
• D、原样品中Fe元素的质量分数为41%

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：硫酸足量，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，利用极限法判断样品中CuO的质量问题；
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，滤液A溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，而铁元素物质的量为0.04mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，硫酸含氢离子0.08mol，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，计算合金中氧元素的质量，进而计算合金中氧原子的物质的量，计算氧原子结合氢离子物质的量，再根据H原子守恒生成氢气的体积，根据质量分数定义计算Fe元素质量分数．

解答： 解：A．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，且硫酸足量，滤液A中阳离子为Fe²⁺、H⁺，故A错误；
B．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

3.2g

64g/mol

=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B错误；
C．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，其物质的量=

3.2g

160g/mol

=0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol，滤液A中溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，含氢离子0.08mol，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，故合金中氧原子的物质的量

5.76g-3.2g-2.24g

16g/mol

=0.02mol，它结合氢离子0.04mol，所以硫酸中有0.08mol-0.04mol=0.04mol H⁺生成氢气，即生成0.02mol氢气，标况体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故C正确；
D．合金中Fe元素的质量为：56g/mol×0.04mol=2.24g，故合金中Fe元素质量分数=

2.24g

5.76g

×100%=38.89%，故D错误，
故选C．

点评：本题考查混合物计算，清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．