Question

將一定質量的鐵、氧化鐵、氧化銅的混合物粉末放入100mL 4.40 mol/L鹽酸中，充分反應后產生896 mL H₂(標準狀況)，殘留固體1.28g。過濾，濾液中無Cu^2＋。將濾液加水稀釋到200mL，測得其中c(H^＋)為0.400mol/L。則原混合物中單質鐵的質量是

A．2.24g

B．3.36g

C．5.60g

D．10.08g

Answer 1

C

解析試題分析：根據溶液中還有較多H⁺離子剩余，且濾液中沒有Cu²⁺，可知殘留物沒有Fe只有Cu，因為單質鐵會與H⁺反應，而Cu可以殘留說明溶液中沒有Fe³⁺，因為Fe³⁺能與Cu反應。因此溶液中存在的陽離子為H⁺和Fe²⁺．陰離子只為氯離子。故n(H⁺)+2n(Fe²⁺）=n(Cl^-)根據原子守恒和得失電子總數相等計算，反應有：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O，
Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，
Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
由。n(H⁺)+2n(Fe²⁺）=n(Cl^-)據原子守恒和得失電子總數相等可知n(H⁺)=0.4乘以0.2等于0.08 而n(Cl^-)=0.1乘以4.4等于0.44 算得出n(Fe²⁺）="0.18" mol.據反應可知溶液中剩余的Fe²主要來源于Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，這三個反應。由題意可知殘留固體1.28克，其實就是銅的質量即0.02摩爾的銅。由Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu算得出，這個反應消耗的鐵單質為0.02摩爾，生成的Fe²為0.02摩爾。再由⁺ Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑可知，只有這個反應放出氫氣，所以氫氣的物質的量為0.869除以22.4等于0.04摩爾即在這個反應中消耗了鐵單質0.04摩爾，同時生成了0.04摩爾的Fe²⁺。所以可知由Fe+2Fe³⁺═3Fe²生成的Fe²為0.18減去0.02減去0.04等于0.12摩爾。由反應Fe+2Fe³⁺═3Fe²可知，在這個反應中消耗了0.04摩爾的鐵單質，所以綜合這三個反應可知，總共消耗了鐵單質為0.04+0.04+0.02等于0.1摩爾，所以鐵單質的質量為5.6g
考點：考查物質的量以及電荷守恒的相關知識點。