Question

20．有一铁粉和氧化铜的混合物8.32g，进行如图实验．

根据实验所得数据，有关说法正确的是（　　）

• A． 无色气体的质量为0.2g
• B． 原混合物中铁的质量分数无法计算
• C． 实验中消耗的H₂SO₄物质的量为0.1mol
• D． 溶液中金属离子物质的量为0.02mol

Answer 1

分析 生成可燃性气体，说明发生反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，得到的溶液只有一种金属离子，则发生CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O后，又发生CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，且Cu被完全置换，根据Cu的质量计算CuO质量，进而计算Fe的质量，根据电子转移计算生成氢气的质量，根据硫酸根守恒可知n_反应（H₂SO₄）=n（FeSO₄），再由Fe原子守恒可知n_反应（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe），据此分析解答．

解答 解：生成可燃性气体，说明发生反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，溶液为浅绿色，只有一种金属离子，则发生CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O后，又发生CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu，且Cu被完全置换，生成1.28gCu，n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，由Cu元素守恒可知n（CuO）=n（Cu）=0.02mol，故混合物中m（CuO）=0.02mol×80g/mol=1.6g，则m（Fe）=8.32g-1.6g=6.72g，n（Fe）=$\frac{6.72g}{56g/mol}$=0.12mol，
A．令氢气的物质的量为nmol，根据电子转移守恒，由2n+0.02mol×2=0.12mol×2，解得n=0.1mol，故氢气的质量=0.1mol×2g/mol=0.2g，故A正确；
B．通过以上分析知，Fe的质量分数=$\frac{6.72g}{8.32g}$×100%=80.77%，故B错误；
C．根据硫酸根守恒可知n_反应（H₂SO₄）=n（FeSO₄），再由Fe原子守恒，可知n_反应（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）=0.12mol，故C错误；
D．溶液中金属离子是亚铁离子，根据Fe原子守恒得n（Fe²⁺）=n（Fe）=0.12mol，故D错误；
故选A．

点评 本题考查混合物的计算，为高频考点，侧重考查学生分析判断能力，明确物质之间反应及反应先后顺序是解本题关键，注意原子守恒、转移电子守恒的灵活运用，题目难度不大．