Question

将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.40 mol/L盐酸中，充分反应后产生896 mL H₂(标准状况)，残留固体1.28g。过滤，滤液中无Cu^2＋。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

C

解析试题分析：根据溶液中还有较多H⁺离子剩余，且滤液中没有Cu²⁺，可知残留物没有Fe只有Cu，因为单质铁会与H⁺反应，而Cu可以残留说明溶液中没有Fe³⁺，因为Fe³⁺能与Cu反应。因此溶液中存在的阳离子为H⁺和Fe²⁺．阴离子只为氯离子。故n(H⁺)+2n(Fe²⁺）=n(Cl^-)根据原子守恒和得失电子总数相等计算，反应有：CuO+2H⁺═Cu²⁺+H₂O，
Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，
Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，
Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
由。n(H⁺)+2n(Fe²⁺）=n(Cl^-)据原子守恒和得失电子总数相等可知n(H⁺)=0.4乘以0.2等于0.08 而n(Cl^-)=0.1乘以4.4等于0.44 算得出n(Fe²⁺）="0.18" mol.据反应可知溶液中剩余的Fe²主要来源于Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，这三个反应。由题意可知残留固体1.28克，其实就是铜的质量即0.02摩尔的铜。由Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu算得出，这个反应消耗的铁单质为0.02摩尔，生成的Fe²为0.02摩尔。再由⁺ Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑可知，只有这个反应放出氢气，所以氢气的物质的量为0.869除以22.4等于0.04摩尔即在这个反应中消耗了铁单质0.04摩尔，同时生成了0.04摩尔的Fe²⁺。所以可知由Fe+2Fe³⁺═3Fe²生成的Fe²为0.18减去0.02减去0.04等于0.12摩尔。由反应Fe+2Fe³⁺═3Fe²可知，在这个反应中消耗了0.04摩尔的铁单质，所以综合这三个反应可知，总共消耗了铁单质为0.04+0.04+0.02等于0.1摩尔，所以铁单质的质量为5.6g
考点：考查物质的量以及电荷守恒的相关知识点。