Question

20．将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL4.40mol/L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200mL，测得其中c（H⁺）为0.400mol/L．求原混合物中单质铁的质量．

Answer 1

分析 滤液中没有Cu²⁺，说明溶液中也没有Fe³⁺，则溶液中阳离子有Fe²⁺和H⁺，溶质为FeCl₂和HCl，
根据电荷守恒得2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则n（Fe²⁺）=$\frac{4.40mol/L×0.1L-0.40mol/L×0.2L}{2}$mol=0.18mol，生成n（H₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，因为还有盐酸剩余，溶液残留固体是Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g/mol}{64g/mol}$=0.02mol，
设Fe的物质的量为xmol、Fe₂O₃的物质的量为ymol，根据Fe原子守恒得：x+2y=0.18，根据转移电子守恒得2x=0.04×2+0.02×2+2y×1，从而计算n（Fe），根据m=nM计算铁的质量．

解答 解：完全反应后滤液中没有Cu²⁺，说明溶液中也没有Fe³⁺，则溶液中阳离子有Fe²⁺和H⁺，溶质为FeCl₂和HCl，
根据电荷守恒得2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则n（Fe²⁺）=$\frac{4.40mol/L×0.1L-0.40mol/L×0.2L}{2}$mol=0.18mol，生成n（H₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，因为还有盐酸剩余，溶液残留固体是Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g/mol}{64g/mol}$=0.02mol，
设Fe的物质的量为xmol、Fe₂O₃的物质的量为ymol，
根据Fe原子守恒得：x+2y=0.18
根据转移电子守恒得：2x=0.04×2+0.02×2+2y×1，
解得：x=0.10、y=0.04，
所以原混合物中铁的质量为：m（Fe）=0.10mol×56g/mol=5.6g，
答：原混合物中单质铁的质量为5.6g．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，试题侧重考查分析计算能力，明确溶液中的溶质是解本题关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的化学计算能力．