Question

15．一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.40mol/L盐酸中，充分反应后产生896mL H₂（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．下列判断正确的是（　　）

• A． 残留固体中一定不含有铁
• B． 滤液中可能含有Fe³⁺
• C． 原混合物中n（Fe）=n（Fe₂O₃）+n（CuO）
• D． 原混合物中铁为3.36 g

Answer 1

分析 A．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；
B．而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺；
C．发生反应：Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O、Fe+CuO+2HCl=FeCl₂+Cu+H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，根据方程式判断；
D．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，计算混合物中O原子物质的量，根据Cu元素守恒计算n（CuO），再根据O原子守恒计算n（Fe₂O₃）；发生的反应中Fe失电子，Fe₂O₃、CuO和部分盐酸得电子，根据转移电子守恒得2n（Fe）=2n（Fe₂O₃）+2n（CuO）+2n（H₂），即n（Fe）=n（Fe₂O₃）+n（CuO）+n（H₂），然后根据m=nM计算．

解答 解：A．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，故A正确；
B．而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，故B错误；
C．发生反应：Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O、Fe+CuO+2HCl=FeCl₂+Cu+H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，由方程式可知原混合物中n（Fe）＞n（Fe₂O₃）+n（CuO），故C错误；
D．反应后剩余n（H⁺）=0.4mol/L×0.2L=0.08mol，原溶液中n（HCl）=4.4mol/L×0.1L=0.44mol，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×$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.44mol-0.08mol，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；反应中Fe失电子，Fe₂O₃、CuO和部分盐酸得电子，根据转移电子守恒得：2n（Fe）=2n（Fe₂O₃）+2n（CuO）+2n（H₂），即n（Fe）=n（Fe₂O₃）+n（CuO）+n（H₂），xmol=0.04mol+0.02mol+0.04mol，x=0.10mol，则m（Fe）=nM=0.10mol×56g/mol=5.60g，故D错误；
故选A．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，侧重考查学生分析计算能力，注意从溶液存在的离子判断物质反应的程度，注意利用守恒法与总方程式解答，试题培养了学生的化学计算能力．