Question

19．一定质量的氧化铁、氧化铜和铁粉混合物放入100mL6.0mol•L^-1盐酸中，充分反应后产生896mLH₂（标准状况），残留固体1.28g．过滤，滤液中无Cu²⁺．将滤液加水稀释到400mL．测得其中c（H⁺）为0.6mol•L^-1．
（1）滤液中铁元素的化合价是+2
（2）残留固体的成分是Cu
（3）反应过程中消耗HCl的物质的量是0.36mol
（4）原混合物中氧化铁的物质的量是多少？（请写出计算过程）

Answer 1

分析 反应后溶液中还有较多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残留可以说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，溶质为FeCl₂和HCl．

解答 解：反应后溶液中还有较多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残留可以说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，溶质为FeCl₂和HCl，
（1）由以上分析得，铁元素的化合价是+2价，故答案为：+2；
（2）由以上分析得，残留固体的成分是Cu，故答案为：Cu；
（3）反应后剩余n（H⁺）=0.6mol/L×0.4L=0.24mol，原溶液中n（HCl）=6.0mol/L×0.1L=0.6mol，故消耗盐酸的物质的量为n剩（HCl）=0.6mol-0.24mol=0.36mol，故答案为：0.36mol；
（4）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×$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.36mol，n（H₂O）=0.14mol，故混合物中n（O）=n（H₂O）=0.14mol，
由铜元素守恒，则n（CuO）=n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，
由O原子守恒：3n（Fe₂O₃）+n（CuO）=0.14mol，则n（Fe₂O₃）=0.04mol，
答：原混合物中氧化铁的物质的量是0.04mol．

点评 本题考查混合物计算，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意从溶液存在的离子判断物质反应的程度，注意利用守恒的方法计算，题目难度中等．