Question

4．称取铁粉和氧化铜的混合物6.40g，进行如下实验：

根据实验所得数据，下列说法正确的是（　　）

• A． 原混合物中铜元素的质量不一定为0.64g
• B． 生成气体体积为2.016L
• C． 实验中反应的硫酸的物质的量为0.1mol
• D． 原混合物中铁的质量分数为78.5%

Answer 1

分析 生成可燃性气体，说明铁粉过量，发生反应Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，反应后的溶液为浅绿色，且只有一种金属离子，则发生反应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．

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0.64gCu，其物质的量：$\frac{0.64g}{64g/mol}$=0.01mol，由Cu元素守恒可知n（CuO）=n（Cu）=0.01mol，
故混合物中：m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，则：m（Fe）=6.40g-0.8g=5.6g，n（Fe）=$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，
A．根据分析可知，铜的质量为0.64g，故A错误；
B．设氢气的物质的量为nmol，根据电子转移守恒可得：2n+0.01mol×2=0.1mol×2，解得n=0.09mol，没有告诉在标准状况下，不能使用标准状况下气体摩尔体积计算氢气体积，故B错误；
C．铁的物质的量为0.1mol，反应生成溶质为硫酸亚铁，则反应消耗的硫酸的物质的量为0.1mol，故C正确；
D．由上述分析可知，Fe的质量为5.6g，混合物中Fe的质量分数为：$\frac{5.6g}{6.4g}$×100%=87.5%，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的原理为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．