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。
令a g混合物中Fe2O3、CuO、ZnO的物质的量分别为x、y、z,则有：?
得y=8.4-83x，由于y＞0，则x＜0.101 mol，即溶液中的n(Fe3+)＜0.202 mol，在通入0.4 mol电子后，Fe3+完全放电所需电子n(e-)＜0.202 mol，故Cu2+必放电，所以阴极上一定会有金属(Cu)析出。
