Question

X為Fe₂O₃和CuO的固體混合物，取兩份質量相等的X樣品進行如圖所示實驗．已知從③步所得固體D的質量為12.8g，無色氣體E在標準狀況下的體積為2.24L．請回答：
（1）寫出步驟①的任意一個反應的離子方程式

 

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（2）用什么簡單方法檢驗固體D是純凈物還是混合物？

 

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（3）若固體D是純凈物，則：
①每份X樣品中Fe₂O₃的質量為

 

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②忽略溶液的體積變化，則溶液F中Cl^-的物質的量濃度至少為

 

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Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）Fe₂O₃和CuO都是堿性氧化物，都能夠與鹽酸反應生成鹽和水，據此寫出反應的離子方程式；
（2）X與過量CO反應生成固體B為鐵和銅的混合物，溶液A中含有氯化鐵、氯化銅，則D可能為銅，有可能為鐵與銅的混合物，根據鐵與銅的性質選擇檢驗方法；
（3）①根據溶液中離子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺可知，如果D為純凈物，則D只能為銅，氣體E為氫氣，溶液F中含有氯化亞鐵，有可能還含有剩余的氯化氫，設出氧化鐵的物質的量，然后根據反應應Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、Cu²⁺+Fe═Fe²⁺+Cu、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺及題中數據列式計算出氧化鐵的物質的量、質量；
②溶液F中含有氯化亞鐵，可能含有氯化氫，根據鐵元素守恒計算出氯離子至少的物質的量，然后根據c=

n

V

計算出氯離子的物質的量濃度．

解答： 解：（1）Fe₂O₃和CuO都能夠與鹽酸反應，反應的離子方程式分別為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O（或CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O）；
（2）根據題中轉化關系可知，D可能為銅，有可能為鐵和銅的混合物，利用磁鐵進行檢驗，方法為：干燥后用磁鐵吸引，若有固體被吸起，則證明是混合物，否則為純凈物，
故答案為：干燥后用磁鐵吸引，若有固體被吸起，則證明是混合物，否則為純凈物；
（3）①固體D為純凈物時，由于還原性Fe＞Cu，則D為Cu，鐵完全反應，銅的物質的量為：n（Cu）=

12.8g

64g/mol

=0.2mol，鐵置換出的銅為：0.2mol×

1

2

=0.1mol，即每份樣品中都含有0.1mol氧化銅，
氣體E為氫氣，標況下2.24L氫氣的物質的量為：

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，溶液中離子氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，反應生成了氫氣，則溶液F為氯化亞鐵，設樣品中氧化鐵的物質的量為x，則固體B中含有2xmol鐵、溶液A中含有2xmol鐵離子，根據反應Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、Cu²⁺+Fe═Fe²⁺+Cu、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺可知：x+0.1mol+0.1mol=2x，解得：x=0.2mol，則氧化鐵的質量為：160g/mol×0.2mol=3.2g，
故答案為：32g；   
②溶液F為氯化亞鐵溶液，有可能含有剩余的氯化氫，根據鐵元素守恒，溶液F中含有氯化亞鐵的物質的量為：0.2mol×2×2=0.8mol，含有氯離子至少為：0.8mol×2=1.6mol，則Cl^-的物質的量濃度至少為：

1.6mol

0.5L

=3.2mol/L，
故答案為：3.2 mol/L．

點評：本題考查了有關混合物的計算、常見金屬單質及其化合物的性質，題目難度較大，正確分析反應流程及題干信息為解答本題的關鍵，試題培養了學生的分析、理解能力及化學計算能力．