Question

20．将一定质量的锌、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL4.4mol/L盐酸中，充分反应后产生896mL 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．则原混合物中单质锌的质量是（　　）

• A． 2.60g
• B． 3.90g
• C． 6.50g
• D． 13.65g

Answer 1

分析 完全反应后滤液中没有Cu²⁺，且有剩余固体，说明溶液中也没有Fe³⁺，则溶液中阳离子有Zn²⁺、Fe²⁺和H⁺，溶质为ZnCl₂、FeCl₂和HCl，
根据电荷守恒得2n（Fe²⁺）+2n（Zn²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则n（Zn²⁺）+n（Fe²⁺）=$\frac{4.40mol/L×0.1L-0.40mol/L×0.2L}{2}$mol=0.18mol，生成n（H₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，因为盐酸有剩余，溶液残留固体是Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，
设Zn的物质的量为xmol、Fe₂O₃的物质的量为ymol，根据原子守恒得：x+2y=0.18，根据转移电子守恒得：2x=0.04×2+0.02×2+2y×1，据此计算出锌的物质的量，再根据m=nM计算Zn的质量．

解答 解：完全反应后滤液中没有Cu²⁺，反应后有残留固体，则溶液中也没有Fe³⁺，则溶液中阳离子有Zn²⁺、Fe²⁺和H⁺，溶质为ZnCl₂、FeCl₂和HCl，
根据电荷守恒得2n（Fe²⁺）+2n（Zn²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则n（Zn²⁺）+n（Fe²⁺）=$\frac{4.40mol/L×0.1L-0.40mol/L×0.2L}{2}$mol=0.18mol，
反应生成氢气的物质的量为：n（H₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，
因为盐酸有剩余，溶液残留固体是Cu，其物质的量为：n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，
设Zn的物质的量为xmol、Fe₂O₃的物质的量为ymol，
根据原子守恒得：①x+2y=0.18，
根据转移电子守恒得：②2x=0.04×2+0.02×2+2y×1，
联立①②解得：x=0.10、y=0.04，
所以m（Zn）=0.10mol×65g/mol=6.5g，
故选C．

点评 本题考查混合物反应的计算，侧重考查分析计算能力，题目难度中等，明确溶液中的溶质是解本题关键，根据原子守恒、转移电子守恒进行计算，能化繁为简，提高效率．