Question

X为Fe₂O₃和CuO的固体混合物，取两份质量相等的X样品进行如图所示实验．已知从③步所得固体D的质量为12.8g，无色气体E在标准状况下的体积为2.24L．请回答：
（1）写出步骤①的任意一个反应的离子方程式

 

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（2）用什么简单方法检验固体D是纯净物还是混合物？

 

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（3）若固体D是纯净物，则：
①每份X样品中Fe₂O₃的质量为

 

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②忽略溶液的体积变化，则溶液F中Cl^-的物质的量浓度至少为

 

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Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）Fe₂O₃和CuO都是碱性氧化物，都能够与盐酸反应生成盐和水，据此写出反应的离子方程式；
（2）X与过量CO反应生成固体B为铁和铜的混合物，溶液A中含有氯化铁、氯化铜，则D可能为铜，有可能为铁与铜的混合物，根据铁与铜的性质选择检验方法；
（3）①根据溶液中离子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺可知，如果D为纯净物，则D只能为铜，气体E为氢气，溶液F中含有氯化亚铁，有可能还含有剩余的氯化氢，设出氧化铁的物质的量，然后根据反应应Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、Cu²⁺+Fe═Fe²⁺+Cu、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺及题中数据列式计算出氧化铁的物质的量、质量；
②溶液F中含有氯化亚铁，可能含有氯化氢，根据铁元素守恒计算出氯离子至少的物质的量，然后根据c=

n

V

计算出氯离子的物质的量浓度．

解答： 解：（1）Fe₂O₃和CuO都能够与盐酸反应，反应的离子方程式分别为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O（或CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O）；
（2）根据题中转化关系可知，D可能为铜，有可能为铁和铜的混合物，利用磁铁进行检验，方法为：干燥后用磁铁吸引，若有固体被吸起，则证明是混合物，否则为纯净物，
故答案为：干燥后用磁铁吸引，若有固体被吸起，则证明是混合物，否则为纯净物；
（3）①固体D为纯净物时，由于还原性Fe＞Cu，则D为Cu，铁完全反应，铜的物质的量为：n（Cu）=

12.8g

64g/mol

=0.2mol，铁置换出的铜为：0.2mol×

1

2

=0.1mol，即每份样品中都含有0.1mol氧化铜，
气体E为氢气，标况下2.24L氢气的物质的量为：

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，溶液中离子氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，反应生成了氢气，则溶液F为氯化亚铁，设样品中氧化铁的物质的量为x，则固体B中含有2xmol铁、溶液A中含有2xmol铁离子，根据反应Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、Cu²⁺+Fe═Fe²⁺+Cu、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺可知：x+0.1mol+0.1mol=2x，解得：x=0.2mol，则氧化铁的质量为：160g/mol×0.2mol=3.2g，
故答案为：32g；   
②溶液F为氯化亚铁溶液，有可能含有剩余的氯化氢，根据铁元素守恒，溶液F中含有氯化亚铁的物质的量为：0.2mol×2×2=0.8mol，含有氯离子至少为：0.8mol×2=1.6mol，则Cl^-的物质的量浓度至少为：

1.6mol

0.5L

=3.2mol/L，
故答案为：3.2 mol/L．

点评：本题考查了有关混合物的计算、常见金属单质及其化合物的性质，题目难度较大，正确分析反应流程及题干信息为解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．