Question

6．将20.8g Cu和CuO的混合物加入到1L混有H₂SO₄的Fe₂（SO₄）₃溶液中，样品完全溶解时，溶液中Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺的物质的量之比为1：4：1（不考虑溶液体积的变化）．若测得反应后溶液中的c（H⁺）=0.1mol•L^-1，则下列说法中错误的是（　　）

• A． 原混合物中Cu为12.8g
• B． 原溶液中c（SO₄^2-）=0.15mol•L^-1
• C． 反应后溶液中Cu²⁺为0.3mol
• D． 反应后溶液中c（SO₄^2-）为0.8mol•L^-1

Answer 1

分析 测得反应后溶液中的c（H⁺）=0.1mol•L^-1，则反应后溶液中n（H⁺）=0.1mol/L×1L=0.1mol，样品完全溶解时，溶液中Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺的物质的量之比为1：4：1（不考虑溶液体积的变化），则溶液中n（Fe³⁺）=n（H⁺）=0.1mol，n（Fe²⁺）=4n（H⁺）=0.4mol，根据Fe原子守恒得原溶液中n（Fe³⁺）=（0.1+0.4）mol=0.5mol，
A．只有Cu和Fe³⁺之间的反应为氧化还原反应，根据Fe原子守恒得被氧化n（Fe³⁺）=n（Fe²⁺）=0.4mol，根据转移电子守恒计算原混合物中n（Cu），再根据m=nM计算m（Cu）；
B．根据A计算n（CuO），CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，再结合电荷守恒计算原溶液中c（SO₄^2-）；
C．根据Cu原子守恒计算反应后溶液中n（Cu²⁺）；
D．硫酸根离子不参加反应，所以反应前后硫酸根离子浓度不变．

解答 解：测得反应后溶液中的c（H⁺）=0.1mol•L^-1，则反应后溶液中n（H⁺）=0.1mol/L×1L=0.1mol，样品完全溶解时，溶液中Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺的物质的量之比为1：4：1（不考虑溶液体积的变化），则溶液中n（Fe³⁺）=n（H⁺）=0.1mol，n（Fe²⁺）=4n（H⁺）=0.4mol，根据Fe原子守恒得原溶液中n（Fe³⁺）=（0.1+0.4）mol=0.5mol，
A．只有Cu和Fe³⁺之间的反应为氧化还原反应，根据Fe原子守恒得被氧化n（Fe³⁺）=n（Fe²⁺）=0.4mol，根据转移电子守恒得原混合物中n（Cu）=$\frac{0.4mol×1}{2}$=0.2mol，m（Cu）=nM=0.2mol×64g/mol=12.8g，故A正确；
B．n（CuO）=$\frac{20.8g-12.8g}{80g/mol}$=0.1mol，根据CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O知，消耗n（H⁺）=2n（CuO）=0.2mol，则原来溶液中n（H⁺）=0.2mol+0.1mol=0.3mol，根据电荷守恒得2n（SO₄^2-）=n（H⁺）+3n（Fe³⁺）=0.3mol+1.5mol，
原溶液中c（SO₄^2-）=$\frac{\frac{1.8mol}{2}}{1L}$=0.9mol/L，故B错误；
C．根据Cu原子守恒计算反应后溶液中n（Cu²⁺）=n（Cu）+n（CuO）=0.2mol+0.1mol=0.3mol，故C正确；
D．硫酸根离子不参加反应，所以反应前后硫酸根离子浓度不变，所以反应后溶液中c（SO₄^2-）为0.8mol•L^-1，故D错误；
故选BD．

点评 本题考查混合物的有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确发生的反应结合原子守恒、电荷守恒是解本题关键，注意反应前后硫酸根离子不参加反应，为易错点．