Question

某试样X由氧化亚铁和氧化铜组成．取质量相等的两份试样按下图进行实验：

（1）请写出步骤①中发生的全部反应的离子方程式______
（2）请写出步骤③中发生的全部反应的离子方程式______．
（3）若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应生成不溶物W的质量为32g，气体F在标准状况下体积为5.6L，所得溶液的体积为200mL，则每份试样X的质量______g，所得溶液E中Fe²⁺的物质的量浓度为______mol/L．

Answer 1

解：（1）金属氧化物和酸反应生成盐和水，金属氧化物、若电解质写化学式，强电解质写离子式，所以氧化亚铁和盐酸、氧化铜和盐酸反应的离子方程式分别为：FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
所以溶液Y为氯化亚铁和氯化铜的混合溶液．
故答案为：FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O；CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O．
（2）因为CuO+COCu+CO₂，FeO+COFe+CO₂ ，所以固体粉末Z为Cu和Fe．铁能和铜离子发生置换反应，所以铁和铜离子发生的离子方程式为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
强酸性溶液E不含铜离子，且有气体F生成，所以铁与铜离子反应铁过量，铁还和酸反应，所以铁和酸反应的离子方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
故答案为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（3）溶物W为铜，铜有两部分来源，一部分是CO还原出的铜，一部分为铁与铜离子反应置换出的铜，所以以W的一半计算试样中的氧化铜的质量；
CuO--Cu
80g 64g
20g 16g
所以试样中氧化铜的质量为20g；
粉末Z中的铁单质，一部分和铜离子发生置换反应，一部分和酸发生置换反应，根据粉末Z中的铁单质计算试样中的氧化亚铁的质量．
Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
56g 64g
14g 16g
所以和铜离子发生置换反应的铁为14g；
Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑
56 22.4L
14g 5.6L
所以与酸反应的铁的质量是14g；
即粉末Z中铁的质量为14g+14g=28g；
FeO--Fe
72g 56g
36g 28g
所以试样中含FeO 36g；
所以试样的质量为20g+36g=56g
最终两份试样中的氧化亚铁全部转化为Fe²⁺，两份试样中氧化亚铁的质量为36g×2=72g．
FeO--Fe²⁺
72g 1mol
72g 1mol
所以Fe²⁺的物质的量为1mol，C（Fe²⁺）=
故答案为：56g；5mol/L．
分析：（1）根据金属氧化物和酸反应生成盐和水写出相应的离子方程式；
（2）先判断粉末Z的成分，再根据溶液E不含铜离子判断该溶液成分，根据有气体生成，判断反应过量的物质，从而确定W的成分，写出相应的离子方程式；
（3）根据铜的质量计算氧化铜的质量，氧化铜质量的一半为试样X中氧化铜的质量；根据铜的质量的一半计算铁的质量，根据气体的体积计算与酸反应的铁的质量，然后用两部分铁的质量计算试样中氧化亚铁的质量；氧化铜和氧化亚铁的质量和为试样中固体的质量．
两份试样中氧化亚铁全部转化为二价铁离子，所以根据氧化亚铁的质量计算二价铁离子的物质的量，再根据浓度公式计算其浓度．
点评：本题考查了铁、铜的单质及氧化物的性质和离子方程式的书写，各物理量间的关系较复杂，需要细心分析计算方可正确解答；注意计算溶液E中Fe²⁺的物质的量浓度时，铁离子来自于两份试样中的氧化亚铁不是一份试样中的氧化亚铁．