Question

10．將一定量的鐵、氧化鐵、氧化銅的混合物粉末放入100mL4.4mol/L鹽酸中，充分反應后產生896mLH₂（標準狀況），殘留固體1.28g，濾液中無Cu²⁺，將濾液加水稀釋到200mL，測得其中c（H⁺）為0.400mol/L，則原混合液中單質鐵的質量是（　　）

• A． 2.24g
• B． 3.36g
• C． 5.60g
• D． 10.08g

Answer 1

分析 n（H₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，稀釋后測得溶液中c（H⁺）為0.400mol/L，說明鹽酸有剩余，則Fe、Fe₂O₃、CuO完全反應，混合物與鹽酸充分反應有有固體殘留，說明Fe³⁺完全反應，殘留固體為Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，且濾液中無Cu²⁺，則溶液中溶質為FeCl₂，最后溶液中根據電荷守恒得2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），所以n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$[n（Cl^-）-n（H⁺）]=$\frac{1}{2}$[4.4mol/L×0.1L-0.400mol/L×0.2L]=0.18mol，設混合物中Fe的物質的量為xmol，根據Fe原子守恒得n（Fe₂O₃）=$\frac{0.18mol-xmol}{2}$，發生的反應中Fe失電子，Fe₂O₃、CuO和部分鹽酸得電子，根據轉移電子守恒得2n（Fe）=2n（Fe₂O₃）+2n（CuO）+2n（H₂），即n（Fe）=n（Fe₂O₃）+n（CuO）+n（H₂），xmol=$\frac{0.18mol-xmol}{2}$+0.02mol+0.04mol，再根據m=nM計算鐵的質量．

解答 解：n（H₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，稀釋后測得溶液中c（H⁺）為0.400mol/L，說明鹽酸有剩余，則Fe、Fe₂O₃、CuO完全反應，混合物與鹽酸充分反應有有固體殘留，說明Fe³⁺完全反應，殘留固體為Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，且濾液中無Cu²⁺，則溶液中溶質為FeCl₂，最后溶液中根據電荷守恒得2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），所以n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$[n（Cl^-）-n（H⁺）]=$\frac{1}{2}$[4.4mol/L×0.1L-0.400mol/L×0.2L]=0.18mol，設混合物中Fe的物質的量為xmol，根據Fe原子守恒得n（Fe₂O₃）=$\frac{0.18mol-xmol}{2}$，發生的反應中Fe失電子，Fe₂O₃、CuO和部分鹽酸得電子，根據轉移電子守恒得2n（Fe）=2n（Fe₂O₃）+2n（CuO）+2n（H₂），即n（Fe）=n（Fe₂O₃）+n（CuO）+n（H₂），xmol=$\frac{0.18mol-xmol}{2}$+0.02mol+0.04mol，x=0.10
則m（Fe）=nM=0.10mol×56g/mol=5.60g，故選C．

點評 本題考查混合物的計算，為高頻考點，正確獲取題給信息、明確各物質之間發生的反應是解本題關鍵，注意：濾液中的Fe元素來自于鐵和氧化鐵、Fe不僅和稀鹽酸反應還與鐵離子及銅離子反應，題目難度中等．