Question

9．為了探究FeS0₄和Cu（N0₃）₂的混合物中各組分的含量，現設計如下流程．

下列敘述中錯誤的是（　　）

• A． n=0.02
• B． y=2240
• C． 原混合物中FeS0₄的質量分數約為89%
• D． m=3.2

Answer 1

分析 根據題中流程可知，步驟②中加入鐵粉產生了氫氣，說明前面的酸過量，步驟①中有氯氣與亞鐵離子反應，說明溶液a中有亞鐵離子，17.08g的FeS0₄和Cu（N0₃）₂的混合物與0.14mol硫酸混合，由于亞鐵離子過量，硝酸根全部被還原為NO，據此計算得硝酸銅的質量及消耗掉的氫離子的物質的量，同時根電子得失守恒可計算出溶液a中生成的鐵離子的物質的量，根據氯氣的物質的量可計算出a溶液中亞鐵離子的物質的量，并由此計算出溶液中鐵離子的總物質的量，根據溶液中的氫離子及9g鐵粉可計算出氫氣的體積和m的值；

解答 解：根據題中流程可知，步驟②中加入鐵粉產生了氫氣，說明前面的酸過量，步驟①中有氯氣與亞鐵離子反應，說明溶液a中有亞鐵離子，17.08g的FeS0₄和Cu（N0₃）₂的混合物與0.14mol硫酸混合，硝酸根全部被還原為NO，NO的物質的量為$\frac{0.448}{22.4}$mol=0.02mol，根據氮元素守恒，樣品中Cu（N0₃）₂的質量為188g/mol×0.01mol=1.88g，所以FeS0₄的質量為17.08g-1.88g=15.2g，其物質的量為0.1mol，原混合物中FeS0₄的質量分數為$\frac{15.2g}{17.08g}$×100%=89%，故C正確，
根據方程式3Fe²⁺+8H⁺+2NO₃^-（稀）═3Fe³⁺+2NO?+4H₂O
          3mol   8mol                2×22.4L 
         n（Fe²⁺） n（H⁺）                448mL
所以n（Fe²⁺）=0.03mol，n（H⁺）=0.08mol，則a溶液中亞鐵離子的物質的量為0.1mol-0.03mol=0.07mol，
根據方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，可得氧化亞鐵離子需要氯氣的物質的量為0.035mol，故A錯誤，根據鐵元素守恒，a溶液中鐵離子的物質的量為0.1mol，根據反應2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，可得消耗鐵的物質的量為0.05mol即質量為2.8g，a溶液中n（H⁺）=0.14mol×2-0.08mol=0.2mol，結合反應2H⁺+Fe═H₂↑+Fe²⁺，可得消耗鐵的物質的量為0.1mol即質量為5.6g，則剩余鐵的質量為9g-5.6g-2.8g=0.6g，故D錯誤，生成的氫氣為0.1mol，其體積為2.44L，故B正確，
故選AD．

點評 本題考查了化學計算與實驗流程相結合的知識，根據實驗步驟和實驗現象進行逐步計算是解題關鍵，題目難度中等．