Question

14．某学生设计如图实验步骤测定铁铜合金的组成：
说明：以上所有气体体积都已换算成标准状况时的数据
下列说法正确的是（　　）

• A． 不溶物Y为Cu且质量是1.6g
• B． 合金中铁单质的质量是1.68g
• C． 合金中氧元素的物质的量是0.01mol
• D． X溶液中既含有CuSO₄又含有FeSO₄

Answer 1

分析 将5.6gFe、Cu合金（表面氧化膜成分为Fe₂O₃和CuO）加入到过量稀硫酸中，完全反应后产生气体672mL为氢气体积，n（H₂）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，反应生成氢气消耗的铁的质量为56×0.03g=1.68g，得到浅绿色溶液X，加入氢氧化钠沉淀，最终得到氧化铁，硫酸过量，所以X含有Fe²⁺、H⁺，不含Cu²⁺，则不溶物Y为Cu；将Cu加入到适量的某浓度的硝酸中，完全溶解后，得NO、NO₂的混合气896mL，混合气体总物质的量=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，该混合气中V（NO）：V（NO₂）=3：1，故n（NO）=0.04mol×$\frac{3}{4}$=0.03mol，n（NO₂）=0.04mol-0.03mol=0.01mol，根据电子转移守恒，n（Cu）=$\frac{0.03mol×3+0.01mol×1}{2}$=0.05mol，故m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g；在3.2g氧化铁中含有铁元素的质量为$\frac{112}{160}$×3.2g=2.24g，根据元素守恒，可知合金中m（O）=m（合金）-m（Cu元素）-m（Fe元素）=5.6g-3.2g-2.24g=0.16g，故合金中n（O元素）=$\frac{0.16g}{16g/mol}$=0.01mol，据此答题．

解答 解：将5.6gFe、Cu合金（表面氧化膜成分为Fe₂O₃和CuO）加入到过量稀硫酸中，完全反应后产生气体672mL为氢气体积，n（H₂）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，反应生成氢气消耗的铁的质量为56×0.03g=1.68g，得到浅绿色溶液X，加入氢氧化钠沉淀，最终得到氧化铁，硫酸过量，所以X含有Fe²⁺、H⁺，不含Cu²⁺，则不溶物Y为Cu；将Cu加入到适量的某浓度的硝酸中，完全溶解后，得NO、NO₂的混合气896mL，混合气体总物质的量=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，该混合气中V（NO）：V（NO₂）=3：1，故n（NO）=0.04mol×$\frac{3}{4}$=0.03mol，n（NO₂）=0.04mol-0.03mol=0.01mol，根据电子转移守恒，n（Cu）=$\frac{0.03mol×3+0.01mol×1}{2}$=0.05mol，故m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g；在3.2g氧化铁中含有铁元素的质量为$\frac{112}{160}$×3.2g=2.24g，根据元素守恒，可知合金中m（O）=m（合金）-m（Cu元素）-m（Fe元素）=5.6g-3.2g-2.24g=0.16g，故合金中n（O元素）=$\frac{0.16g}{16g/mol}$=0.01mol，
A．根据上面的分析可知，m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，故A错误；
B．根据上面的分析可知，n（H₂）═0.03mol，根据铁和氢气的关系式知，生成氢气消耗m（Fe）=0.03mol×56g/mol=1.68g，铁还和铜离子、铁离子反应，所以铁的总质量大于1.68g，故B错误；
C．根据④知合金中n（O元素）=$\frac{0.16g}{16g/mol}$=0.01mol，故C正确；
D．根据上面的分析可知，X中含有Fe²⁺、H⁺，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了混合物的计算，根据生成氢气的体积确定铁的质量、根据转移电子守恒计算Cu的质量、铁元素的物质的量，再根据质量守恒计算O元素的物质的量，同时考查学生考虑问题的缜密性，注意守恒思想的应用，题目难度中等．