Question

15．将铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110mL4mol/L盐酸中，充分反应后产生896mLH₂（标准状况），残留固体1.00g．过滤，滤液中无Cu²⁺．将滤液加水稀释到200mL，测得其中c（H⁺）为0.4mol/L．求原混合物的总质量．

Answer 1

分析 混合物与盐酸反应生成氯化物、氢气与水，根据溶液中还有较多H⁺离子剩余，且滤液中没有Cu²⁺，可知残留物没有Fe，只有Cu，而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，根据电荷守恒计算n（Fe²⁺），根据原子守恒计算混合物中Fe元素质量，参加反应的HCl中的H元素转化到氢气、水中，根据H原子守恒，计算混合物中O原子物质的量，进而计算O元素质量，Cu、Fe、O氧元素质量之和为混合物总质量．

解答 解：混合物与盐酸反应生成氯化物、氢气与水，根据溶液中还有较多H⁺离子剩余，且滤液中没有Cu²⁺，可知残留物没有Fe，只有Cu，即1.00g为Cu的质量，而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，溶液中阳离子为H⁺和Fe²⁺，
反应后剩余n（H⁺）=0.4mol•L^-1×0.2L=0.08mol，溶液中氯离子不变，则n（Cl^-）=4mol•L^-1×0.11L=0.44mol，
根据电荷守恒：2n（Fe²⁺）=n（Cl^-）-n（H⁺）=0.44mol-0.08mol=0.36mol，则n（Fe²⁺）=0.18mol，根据原子守恒可知，混合物中Fe元素质量=0.18mol×56g/mol=10.08g，
参加反应的HCl中的H元素转化到氢气、水中，根据H原子守恒：2n（H₂O）+2n（H₂）=n_总（HCl）-n_余（H⁺），即2n（H₂O）+2×$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.44mol-0.08mol，n（H₂O）=0.14mol，故混合物中氧元素质量=0.14mol×16g/mol=2.24g，
所以原混合物总质量=1.00g+10.08g+2.24g=13.32g，
答：原混合物的总质量为13.32g．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，注意从溶液存在的离子判断物质反应的程度，利用守恒的方法计算，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．