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Cu-Fe合金由于长时间置于空气中表面产生了一层氧化膜(成分为Fe2O3和CuO),一化学研究性学习小组对其进行如下探究,请按要求完成下列探究报告.
[探究目的]实验测定样品中Fe,Cu的质量.
[探究思路]设计实验测量有关反应物和生成物的量,并通过计算确定样品中Fe,Cu的质量.
[实验探究](本实验中的气体体积均已换算成标准状况)
①将此合金5.76g置于烧杯中,然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量,收集产生的气体测得其体积为VmL.过滤得浅绿色溶液A(不含Cu2+),还有滤渣B.
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中,完全溶解,收集产生的气体,经分析气体是NO和NO2的混合气体,总体积896mL,其中NO2体积为224mL.
③将①中所得的滤液加入到足量的稀HNO3中,充分反应后再加入足量的NaOH溶液,将产生的沉淀全部滤出,充分加热灼烧得红棕色固体,称量该固体的质量为3.2g.
[结果处理]
(1)A中存在的阳离子有
Fe2+,H+
Fe2+,H+
,滤渣B为
Cu
Cu

(2)依次写出步骤③中加入HNO3时发生反应的离子反应方程式
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O

(3)被腐蚀前的合金中Fe的质量为
2.24
2.24
g,Cu的质量为
3.2
3.2
g.
(4)实验探究①中V为
448
448
mL.
分析:①合金与硫酸反应生成氢气VmL,n(H2)=
V
22.4
mol,与酸反应的铁:n(Fe)=
V
22.4
mol,滤渣为铜;
②NO2体积为224mL,则NO体积为672mL,n(NO2)=0.224÷22.4=0.01mol,n(NO)=0.672÷22.4=0.03mol,根据得失电子守恒得出铜的物质的量;
③红棕色固体为氧化铁,n(Fe2O3)=3.2÷160=0.02mol,根据原子守恒得出铁的物质的量;
根据合金腐蚀前后的质量关系,再结合①②③,灵活运用得失电子守恒得出正确结论.
解答:解:(1)Fe2O3和CuO与酸反应生成Fe2+Cu2+,Cu2+再被铁还原为Cu,酸过量,故A中存在的阳离子有Fe2+,H+;滤渣B为Cu,
故答案为:Fe2+,H+;Cu;
(2)①中所得的滤液为硫酸亚铁,与硝酸发生氧化还原反应,方程式为:3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O,
故答案为:3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O;
(3)NO2体积为224mL,则NO体积为896-224=672mL,n(NO2)=0.224÷22.4=0.01mol,n(NO)=0.672÷22.4=0.03mol,N由+5价降低为+4价和+2价,Cu由0价升高为+2价,根据得失电子守恒可知:n(Cu)×2=n(NO2)×1+n(NO)×3=0.01×1+0.03×3=0.1mol,n(Cu)=0.05mol,m(Cu)=0.05×64=3.2g;红棕色固体为氧化铁,故n(Fe2O3)=3.2÷160=0.02mol,故n(Fe)=0.02×2=0.04mol,m(Fe)=0.04×56=2.24g,
故答案为:2.24;3.2;
(4)被腐蚀前的合金的质量为2.24+3.2=2.44g,被腐蚀后合金中的质量之和为5.76,质量差为5.76-5.44=0.32g,故m(O)=0.32g,n(O)=0.32÷16=0.02mol;被腐蚀前为铁和铜,被腐蚀后为铁、铜、氧化铁和氧化铁,与酸反应后全部生成Fe2+和铜,故整个过程的变化为铁失电子变成Fe2+,氧气得到电子变成-2价的O,氢离子得到电子变成氢气,根据得失电子守恒可知:n(Fe)×2=n(0)×2+n(H2)×2,0.04×2=0.02×2+n(H2)×2,n(H2)=0.02mol,故V(H2)=0.02×22.4=0.448L=448mL,
故答案为:448.
点评:通过实验探究物质的组成是高考热点题型、也是高考难点之一.能否熟练使用得失电子守恒这一规律是解题的关键.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

Cu-Fe合金由于长时间置于空气中表面产生了一层氧化膜(成分为Fe2O3和CuO),现进行如下实验(以下气体体积均在标况下测得):
①将此合金5.76g置于烧杯中,然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量,收集产生的气体为VmL,过滤得绿色溶液A(不含Cu2+),还有滤渣B.
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中,完全溶解,得NO、NO2混合气体896mL,经测定(标况下)此混合气体密度为1.52g/L.
③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO3中,用排水法收集一烧瓶气体,再向烧瓶中通入224mLO2,气体恰好完全溶于水.
(1)过滤时,应用到的玻璃仪器有
漏斗、玻璃棒、烧杯
漏斗、玻璃棒、烧杯

(2)A中的金属阳离子有
Fe2+
Fe2+
,滤渣B中含
Cu
Cu

(3)被腐蚀前的合金中Fe的物质的量为
0.04
0.04
mol,Cu的物质的量为
0.05
0.05
mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:

Cu-Fe合金由于长时间置于空气中表面产生了一层氧化膜(成分为Fe2O3和CuO),现进行如下实验(以下气体体积均在标况下测得)
①将此合金块5.76g置于烧杯中,然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量,收集产生的气体为672mL,过滤得绿色溶液A,还有滤渣B.
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中,完全溶解,得NO、NO2混合气体896mL,经测定(标况下)此混合气体与氢气的相对密度为17.
③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO3中,用排水法收集一烧瓶气体,再向烧瓶中通入224mLO2,气体恰好完全溶于水.
(1)写出在潮湿空气中合金腐蚀过程的正极电极反应式
 

(2)A中存在的阳离子有
 
,B单质为
 

(3)①中产生绿色溶液A的离子方程式是
 
 
 

(4)此合金块中铁元素的质量分数为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

(8分)Cu—Fe合金由于长时间置于空气中,表面产生了一层氧化膜(成份为Fe2O3和CuO),现进行如下实验(以下气体体积均在标况下测得):

①将此合金块5.76g置于烧杯中,然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量,收集产生的气体为672mL,过滤得浅绿色溶液A,还有滤渣B。

②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中,完全溶解,得NO、NO2的混合气体896mL,经测定,同温同压下此混合气体对氢气的相对密度为17。

③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO3中,用排水法收集一烧瓶气体,再向烧瓶中通入224mL O2,气体恰好完全溶于水。

(1)A中存在的阳离子有                

(2)896mL混合气体中NO、NO2的物质的量之比为               

(3)B的单质为              ,质量为                 g;

(4)③中被HNO3氧化了的阳离子的物质的量为              mol;

(5) 此合金块中氧元素的质量为               g。

 

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科目:高中化学 来源:2012届天津市滨海新区大港一中高三上学期第二次月考化学试卷 题型:计算题

(8分)Cu—Fe合金由于长时间置于空气中,表面产生了一层氧化膜(成份为Fe2O3和CuO),现进行如下实验(以下气体体积均在标况下测得):
①将此合金块5.76g置于烧杯中,然后将稀H2SO4逐渐缓慢加入至过量,收集产生的气体为672mL,过滤得浅绿色溶液A,还有滤渣B。
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO3中,完全溶解,得NO、NO2的混合气体896mL,经测定,同温同压下此混合气体对氢气的相对密度为17。
③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO3中,用排水法收集一烧瓶气体,再向烧瓶中通入224mL O2,气体恰好完全溶于水。
(1)A中存在的阳离子有                
(2)896mL混合气体中NO、NO2的物质的量之比为              
(3)B的单质为              ,质量为                 g;
(4)③中被HNO3氧化了的阳离子的物质的量为              mol;
(5)此合金块中氧元素的质量为               g。

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