Question

4．为了探究FeS0₄和Cu（N0₃）₂的混合物中各组分的含量，现设计如下流程．下列叙述中错误的是（　　） 

• A． V=2240
• B． n=0.02
• C． 原混合物中FeS0₄的质量分数约为89%
• D． m=0.6

Answer 1

分析 根据题中流程可知，步骤②中加入铁粉产生了氢气，说明前面的酸过量，步骤①中有氯气与亚铁离子反应，说明溶液a中有亚铁离子，17.08g的FeS0₄和Cu（N0₃）₂的混合物与0.14mol硫酸混合，由于亚铁离子过量，硝酸根全部被还原为NO，据此计算得硝酸铜的质量及消耗掉的氢离子的物质的量，同时根电子得失守恒可计算出溶液a中生成的铁离子的物质的量，根据氯气的物质的量可计算出a溶液中亚铁离子的物质的量，并由此计算出溶液中铁离子的总物质的量，根据溶液中的氢离子及9g铁粉可计算出氢气的体积和m的值．

解答 解：根据题中流程可知，步骤②中加入铁粉产生了氢气，说明前面的酸过量，步骤①中有氯气与亚铁离子反应，说明溶液a中有亚铁离子，17.08g的FeS0₄和Cu（N0₃）₂的混合物与0.14mol硫酸混合，硝酸根全部被还原为NO，NO的物质的量为$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$mol=0.02mol，根据氮元素守恒，样品中Cu（N0₃）₂的质量为188g/mol×0.01mol=1.88g，所以FeS0₄的质量为17.08g-1.88g=15.2g，其物质的量为0.1mol，原混合物中FeS0₄的质量分数为$\frac{15.2g}{17.08}$×100%=89%，
根据方程式3Fe²⁺+8H⁺+2NO₃^-（稀）═3Fe³⁺+2NO?+4H₂O
          3mol   8mol                2×22.4L 
         n（Fe²⁺） n（H⁺）                448mL
所以n（Fe²⁺）=0.03mol，n（H⁺）=0.08mol，则a溶液中亚铁离子的物质的量为0.1mol-0.03mol=0.07mol，
根据方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，可得氧化亚铁离子需要氯气的物质的量为0.035mol，
根据铁元素守恒，a溶液中铁离子的物质的量为0.1mol，根据反应2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，可得消耗铁的物质的量为0.05mol即质量为2.8g，a溶液中n（H⁺）=0.14mol×2-0.08mol=0.2mol，结合反应2H⁺+Fe═H₂↑+Fe²⁺，可得消耗铁的物质的量为0.1mol即质量为5.6g，则剩余铁的质量为9g-5.6g-2.8g=0.6g，
生成的氢气为0.1mol，其体积为2.44L，
由以上分析可知V=2240、原混合物中FeS0₄的质量分数约为89%、m=0.6，
故选B．

点评 本题考查了化学计算与实验流程相结合的知识，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，根据实验步骤和实验现象进行逐步计算是解题关键，题目难度中等．