Question

把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110mL4mol?L^-1盐酸中，充分反应后产生896mLH₂（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0.4mol?L^-1．试求：
（1）残留固体1.28g为：______（填化学式）；
（2）原混合物粉末中，m（CuO）=______g；
（3）滤液稀释到200mL后，c（Fe²⁺）=______mol?L^-1；
（4）滤液加水稀释到200mL后，加入足量的硝酸银，产生的沉淀的物质的量：n（AgCl）=______mol；
（5）原混合物的总质量m（总）=______g．

Answer 1

既然还有较多H⁺离子剩余，且滤液中没有Cu²⁺，可知残留物没有Fe，1.28g固体只有Cu；
而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，阳离子为H⁺和Fe²⁺．反应有：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O，
Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，
Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
根据原子守恒和得失电子总数相等计算．
设原有Fe为xmol，Fe₂O₃为ymol，CuO为zmol，
生成Cu为

1.28g

64g/mol

=0.02mol，CuO物质的量为0.02mol
生成H₂为

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，
根据得失电子总数相等知：2x=2y+2×0.02+2×0.04；
又根据Cl^-知：2（x+2y）+0.2×0.400=0.1×4.40．
将上述两式联立解出：x=0.1，y=0.04．z=0.02mol
原混合物中单质铁的质量56g/mol×0.1mol=5.6g．
（1）依据上述分析可知，最后剩余1.28g固体为铜；
故答案为：Cu；
（2）依据上述计算可知氧化铜物质的量为0.02mol，所以氧化铜质量为m（CuO）=0.02mol×80g/mol=1.6g；
故答案为：1.6；
（3）上述计算可知溶液中亚铁离子物质的量=x+2y=0.1mol+2×0.04mol=0.18mol，c（Fe²⁺）=

0.18mol

0.2L

=0.9mol?L^-1；
故答案为：0.9；
（4）滤液加水稀释到200mL后，加入足量的硝酸银，产生的沉淀的物质的量依据氯元素守恒计算得到，n（AgCl）=0.110L×4mol?L^-1=0.44mol；
故答案为：0.44；
（5）计算可知原混合物含有的物质为Fe为0.1mol，Fe₂O₃为0.04mol，CuO为0.02mol，原混合物的总质量m（总）=0.1mol×56g/mol+0.04mol×160g/mol+0.02mol×80g/mol=13.6g；
故答案为：13.6．