Question

1．将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.40mol/L盐酸中，充分反应后产生224mL H₂（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200mL，测得其中c（H⁺）为0.400mol/L．则原混合物中单质铁的质量是（　　）

• A． 1.68g
• B． 4.48g
• C． 5.60g
• D． 无法计算

Answer 1

分析 反应后溶液中还有较多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⁺，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，根据Cu元素守恒计算n（CuO），再根据O原子守恒计算n（Fe₂O₃），溶液后溶液中氯离子物质的量不变，根据电荷守恒计算n（Fe²⁺），再根据Fe原子守恒计算n（Fe），根据m=nM计算铁的质量．

解答 解：反应后溶液中还有较多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⁺，
反应后剩余n（H⁺）=0.4mol/L×0.2L=0.08mol，原溶液中n（HCl）=4.4mol/L×0.1L=0.44mol，
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×$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.44mol-0.08mol，解得n（H₂O）=0.17mol，故混合物中n（O）=n（H₂O）=0.17mol，
由铜元素守恒，则n（CuO）=n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，
由O原子守恒：3n（Fe₂O₃）+n（CuO）=0.17mol，则n（Fe₂O₃）=0.05mol
由氯离子守恒：2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则n（Fe²⁺）=$\frac{0.44mol-0.08mol}{2}$=0.18mol，
由Fe原子守恒，n（Fe）=n（Fe²⁺）-2n（Fe₂O₃）=0.18mol-0.05mol×2=0.08mol，
故混合物中Fe的质量为0.08mol×56g/mol=4.48g，
故选B．

点评 本题考查混合物计算，注意从溶液存在的离子判断物质反应的程度，注意利用守恒的方法计算，题目难度中等．