Question

将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入200mL2.20mol/L盐酸中，充分反应后产生896mLH₂（标准状况）．残留固体1.28g．过滤、滤液中无Cu²⁺．将滤液加水稀释到500mL，测得其中c（H⁺）为0.160mol/L．已知Fe+Fe³⁺=3Fe²⁺，Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺．则原混合物中单质铁的质量是（　　）

• A、2.4g
• B、3.36g
• C、5.60g
• D、10.08g

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：因氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，充分反应后产生896mLH₂（标准状况），残留固体1.28g，则Fe³⁺、Cu²⁺完全反应，反应后剩余H⁺，则Fe完全反应，根据原子守恒和得失电子总数相等计算．

解答： 解：既然还有较多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⁺，阳离子为H⁺和Fe²⁺．反应有：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O，
Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，
Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
根据原子守恒和得失电子总数相等计算．设原有Fe为xmol，Fe₂O₃为ymol，CuO为zmol，
生成Cu为

1.28g

64g/mol

=0.02mol，
生成H₂为

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，
根据得失电子总数相等知：2x=2y+2×0.02+2×0.04；
又根据Cl^-知：2（x+2y）+0.5×0.16=0.2×2.20．
将上述两式联立解出：x=0.1，y=0.04．
原混合物中单质铁的质量56g/mol×0.1mol=5.6g，
故选C．

点评：通过铁单质、铁与铜的化合物跟盐酸的反应，考查学生对氧化还原反应的理解计算能力，同时也可以考查对元素守恒的应用能力，难度较难．