Question

12．将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.40mol/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．则原混合物中单质铁的质量是（　　）

• A． 2.24g
• B． 3.36g
• C． 5.60g
• D． 10.08g

Answer 1

分析 完全反应后滤液中没有Cu²⁺，说明溶液中也没有Fe³⁺，则溶液中阳离子有Fe²⁺和H⁺，溶质为FeCl₂和HCl，
根据电荷守恒得2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则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，因为还有盐酸剩余，溶液残留固体是Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，
设Fe的物质的量为xmol、Fe₂O₃的物质的量为ymol，
根据Fe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，
从而计算n（Fe），根据m=nM计算铁的质量．

解答 解：完全反应后滤液中没有Cu²⁺，说明溶液中也没有Fe³⁺，则溶液中阳离子有Fe²⁺和H⁺，溶质为FeCl₂和HCl，
根据电荷守恒得2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=n（Cl^-），则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，因为还有盐酸剩余，溶液残留固体是Cu，n（Cu）=$\frac{1.28g}{64g/mol}$=0.02mol，
设Fe的物质的量为xmol、Fe₂O₃的物质的量为ymol，
根据Fe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，
解得x=0.10、y=0.04，
所以m（Fe）=0.10mol×56g/mol=5.60g，
故选C．

点评 本题考查混合物的计算，侧重考查分析计算能力，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．