某赤铁矿石经检测含有杂质CuO.ZnO.化学研究性学习小组的同学取试样a g.在加热条件下用足量的CO将其充分还原后得金属混合物24.1 g.生成的CO2用过量的澄清石灰水吸收.得到50.0 g沉淀.试回答下列问题:(1)a= g,(2)另取a g上述矿石试样溶于400 mL 2.50 mol·L-1 H2SO4溶液.充分反应后.试计算所得溶液中c(H+).所得溶液以惰性� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

某赤铁矿石经检测含有杂质CuO、ZnO。化学研究性学习小组的同学取试样a g，在加热条件下用足量的CO将其充分还原后得金属混合物24.1 g，生成的CO₂用过量的澄清石灰水吸收，得到50.0 g沉淀。

试回答下列问题：

（1）a=______________g；

（2）另取a g上述矿石试样溶于400 mL 2.50 mol·L^-1 H₂SO₄溶液，充分反应后，试计算所得溶液中c(H⁺)（忽略溶液的体积变化）。

（3）将（2）所得溶液以惰性电极电解，当电路中通过0.4 mol电子时，停止电解。试通过计算和推理判断电解过程中阴极上是否一定有金属析出。

（1）32.1

（2）不难知道，a g Fe₂O₃、CuO、ZnO中n(O)=0.50 mol;400.0 mL 2.5 mol·L^-1的H₂SO₄溶液中n(H⁺)=0.4 L×2.5 mol·L^-1×2=2.0 mol。与a g混合物充分反应后消耗n(H⁺)=1.0 mol(生成H₂O 0.5 mol)，所剩n(H⁺)=1.0 mol。于是：

c(H⁺)==2.5 mol·L^-1

（3）电解过程中，若阴极有金属析出，必先为Cu。

而依题给，阴极上放电顺序为Fe³⁺、Cu²⁺。即：

Fe³⁺+e^-====Fe²⁺,Cu²⁺+2e^-====Cu

若令a g混合物中Fe₂O₃、CuO、ZnO的物质的量分别为x、y、z。则我们有：?

整理得：y=8.4-83x

y＞0,即x＜0.101 mol。

即溶液中n(Fe³⁺)＜0.202 mol。

今电路中有0.4 mol电子通过，Cu²⁺必放电。故阴极上一定有金属析出。

解析：由CaCO₃ 50 g即0.5 mol，可推知反应的CO为0.5 mol，即混合物失去的氧原子也为0.5 mol，0.5 mol氧原子质量为8 g，所以a=24.1 g+8 g=32.1 g,

n(H₂SO₄)=2.5 mol·L^-1×0.4 L=1 mol,

n(H⁺)=2 mol，由于混合物中n(O)=0.5 mol，故与H₂SO₄反应时消耗H⁺，n(H⁺)=1 mol,剩余n(H⁺)=1 mol,c(H⁺)==2.5 mol·L^-1,在以惰性电极电解，线路通过0.4 mol电子时，先放电的应是Fe³⁺，然后才是Cu²⁺。因Fe³⁺+e^-Fe²⁺,Cu²⁺+2e^-Cu，故必须确定n(Fe³⁺)后才能确定是否有Cu析出。