Question

【题目】某包黑色固体混合物可能含有铁粉、氧化铜、炭粉中的二种或三种，取 86.4g 此固体混合物通足量氢气并加热使之反应完全，剩余固体质量 73.6g ，将此剩余固体溶于 1000mL0.500mol·L-1 硫酸中，过滤，向滤液中加入 500mL 某浓度 NaOH 溶液,恰好使沉淀完全，将沉淀灼烧得固体 32.0g。试计算：

(1)所用 NaOH 溶液的浓度是____________mol·L-1。

(2)固体混合物的成分及其物质的量之比是____________。

Answer 1

【答案】2.00 n(Fe):n(CuO)=1∶2

【解析】

将固体混合物通足量氢气并加热使之反应完全，固体质量由86.4g变为73.6g，减少的质量为O元素的质量，据此可计算出CuO的质量和物质的量，将用H2还原后的固体混合物用稀硫酸处理，Fe会发生反应形成FeSO4进入溶液，置换出来的Cu单质及可能混有的C单质仍以固体形式存在，过滤，向滤液中加入500mL某浓度NaOH溶液，NaOH先与过量的硫酸发生复分解反应，然后是NaOH与FeSO4发生复分解反应产生的沉淀为Fe(OH)2，将沉淀灼烧得固体是Fe2O3，质量是32.0g。根据Fe元素守恒可得Fe的质量，结合Fe、CuO的质量和与86.4g进行比较，可判断是否含有C元素及其质量大小。

(1)将灼烧后剩余固体用硫酸溶解，Fe变为FeSO4，加入NaOH溶液时，发生反应：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，将固体过滤、洗涤，灼烧，Fe(OH)2变为Fe2O3，质量是32.0g，n(Fe2O3)=，n(Fe)=2n(Fe2O3)=0.4mol，根据Na、S元素守恒可得n(NaOH)=2n(H2SO4)=2×0.500mol/L×1L=1.000mol，由于NaOH溶液的体积为500mL，所以c(NaOH)=；

(2)根据(1)分析可知n(Fe)=2n(Fe2O3)=0.4mol，m(Fe)=0.4mol×56g/mol=22.4g，由于原混合物质量是86.4g，用足量氢气还原后得到固体质量为73.6g，减少质量为其中含有的O元素的质量，n(O)=n(CuO)==0.8mol，根据Cu元素守恒可知n(CuO)=n(Cu)=0.8mol，则m(CuO)=0.8mol×80g/mol=64g，64g+22.4g=86.4g，CuO与Fe粉的质量和恰好为原固体的质量，说明原固体中只含有CuO、Fe单质，n(Fe)：n(CuO)=0.4mol：0.8mol=1：2。