Question

6．將20.8g Cu和CuO的混合物加入到1L混有H₂SO₄的Fe₂（SO₄）₃溶液中，樣品完全溶解時，溶液中Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺的物質的量之比為1：4：1（不考慮溶液體積的變化）．若測得反應后溶液中的c（H⁺）=0.1mol•L^-1，則下列說法中錯誤的是（　　）

• A． 原混合物中Cu為12.8g
• B． 原溶液中c（SO₄^2-）=0.15mol•L^-1
• C． 反應后溶液中Cu²⁺為0.3mol
• D． 反應后溶液中c（SO₄^2-）為0.8mol•L^-1

Answer 1

分析 測得反應后溶液中的c（H⁺）=0.1mol•L^-1，則反應后溶液中n（H⁺）=0.1mol/L×1L=0.1mol，樣品完全溶解時，溶液中Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺的物質的量之比為1：4：1（不考慮溶液體積的變化），則溶液中n（Fe³⁺）=n（H⁺）=0.1mol，n（Fe²⁺）=4n（H⁺）=0.4mol，根據Fe原子守恒得原溶液中n（Fe³⁺）=（0.1+0.4）mol=0.5mol，
A．只有Cu和Fe³⁺之間的反應為氧化還原反應，根據Fe原子守恒得被氧化n（Fe³⁺）=n（Fe²⁺）=0.4mol，根據轉移電子守恒計算原混合物中n（Cu），再根據m=nM計算m（Cu）；
B．根據A計算n（CuO），CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，再結合電荷守恒計算原溶液中c（SO₄^2-）；
C．根據Cu原子守恒計算反應后溶液中n（Cu²⁺）；
D．硫酸根離子不參加反應，所以反應前后硫酸根離子濃度不變．

解答 解：測得反應后溶液中的c（H⁺）=0.1mol•L^-1，則反應后溶液中n（H⁺）=0.1mol/L×1L=0.1mol，樣品完全溶解時，溶液中Fe³⁺、Fe²⁺、H⁺的物質的量之比為1：4：1（不考慮溶液體積的變化），則溶液中n（Fe³⁺）=n（H⁺）=0.1mol，n（Fe²⁺）=4n（H⁺）=0.4mol，根據Fe原子守恒得原溶液中n（Fe³⁺）=（0.1+0.4）mol=0.5mol，
A．只有Cu和Fe³⁺之間的反應為氧化還原反應，根據Fe原子守恒得被氧化n（Fe³⁺）=n（Fe²⁺）=0.4mol，根據轉移電子守恒得原混合物中n（Cu）=$\frac{0.4mol×1}{2}$=0.2mol，m（Cu）=nM=0.2mol×64g/mol=12.8g，故A正確；
B．n（CuO）=$\frac{20.8g-12.8g}{80g/mol}$=0.1mol，根據CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O知，消耗n（H⁺）=2n（CuO）=0.2mol，則原來溶液中n（H⁺）=0.2mol+0.1mol=0.3mol，根據電荷守恒得2n（SO₄^2-）=n（H⁺）+3n（Fe³⁺）=0.3mol+1.5mol，
原溶液中c（SO₄^2-）=$\frac{\frac{1.8mol}{2}}{1L}$=0.9mol/L，故B錯誤；
C．根據Cu原子守恒計算反應后溶液中n（Cu²⁺）=n（Cu）+n（CuO）=0.2mol+0.1mol=0.3mol，故C正確；
D．硫酸根離子不參加反應，所以反應前后硫酸根離子濃度不變，所以反應后溶液中c（SO₄^2-）為0.8mol•L^-1，故D錯誤；
故選BD．

點評 本題考查混合物的有關計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確發生的反應結合原子守恒、電荷守恒是解本題關鍵，注意反應前后硫酸根離子不參加反應，為易錯點．