Question

4．把鐵、氧化鐵、氧化銅的混合物粉末放入1L 5mol•L^-1鹽酸中，充分反應后產生13.44L H₂（標準狀況），殘留固體32g．過濾，濾液中無Cu²⁺．將濾液加水稀釋到2L，測得其中c（H⁺）為0.2mol•L^-1，則原混合物的總質量為（　　）

• A． 216g
• B． 188g
• C． 180g
• D． 148g

Answer 1

分析 混合物與鹽酸反應生成氯化物、氫氣與水，濾液中還有較多H⁺離子剩余，且濾液中沒有Cu²⁺，可知殘留物沒有Fe，只有Cu，而Cu可以殘留說明溶液中沒有Fe³⁺，溶液中陽離子為H⁺和Fe²⁺，根據電荷守恒計算n（Fe²⁺），根據原子守恒計算混合物中Fe元素質量，參加反應的HCl中的H元素轉化到氫氣、水中，根據H原子守恒計算混合物中O原子物質的量，進而計算O元素質量，Cu、Fe、O氧元素質量之和為混合物總質量．

解答 解：混合物與鹽酸反應生成氯化物、氫氣與水，濾液中還有較多H⁺離子剩余，且濾液中沒有Cu²⁺，可知殘留物沒有Fe，只有Cu，即32g為Cu的質量，而Cu可以殘留說明溶液中沒有Fe³⁺，溶液中陽離子為H⁺和Fe²⁺，
反應后剩余n（H⁺）=0.2mol•L^-1×2L=0.4mol，溶液中氯離子不變，則n（Cl^-）=5mol•L^-1×1L=5mol，根據電荷守恒：2n（Fe²⁺）=n（Cl^-）-n（H⁺）=5mol-0.4mol=4.6mol，則n（Fe²⁺）=2.3mol，根據原子守恒可知，混合物中Fe元素質量=2.3mol×56g/mol=128.8g，
參加反應的HCl中的H元素轉化到氫氣、水中，根據H原子守恒，2n（H₂O）+2n（H₂）=n_總（HCl）-n_余（H⁺），即2n（H₂O）+2×$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=5mol-0.4mol，n（H₂O）=1.7mol，故混合物中氧元素質量=1.7mol×16g/mol=27.2g，
故原混合物總質量=32g+128.8g+27.2g=188g，
故選B．

點評 本題考查混合物計算，本題注意從溶液存在的離子判斷物質反應的程度，利用守恒的方法計算，題目難度中等．