Question

15．部分氧化的Fe、Cu合金样品（氧化产物为Fe₂O₃、CuO）共5.76g，进行如下处理：
下列说法正确的是（　　）

• A． 滤液A中的阳离子为Fe²⁺、Fe³、H⁺
• B． 样品中金属Fe的质量为4.48g
• C． 样品中CuO的质量为4.0
• D． V=448

Answer 1

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．

解答 解：A、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，故A错误；
B．固体为三氧化二铁，其物质的量为$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol，铁元素的量为0.02mol×2=0.04mol，n（Fe）=0.04mol×56g/mol=2.24g，金属Fe的质量小于2.24g，故B错误；
C．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$\frac{3.2g}{64g/mol}$=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，但是不能确定CuO的具体质量，故C错误；
D．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=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=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$\frac{5.76g-3.2g-2.24g}{16g/mol}$=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D正确；
故选D．

点评 本题考查混合物计算，为高频考点，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．