Question

Cu-Fe合金由于长时间置于空气中表面产生了一层氧化膜（成分为Fe₂O₃和CuO），现进行如下实验（以下气体体积均在标况下测得）
①将此合金块5.76g置于烧杯中，然后将稀H₂SO₄逐渐缓慢加入至过量，收集产生的气体为672mL，过滤得绿色溶液A，还有滤渣B．
②将滤渣B投入到一定浓度的HNO₃中，完全溶解，得NO、NO₂混合气体896mL，经测定（标况下）此混合气体与氢气的相对密度为17．
③将①中所得滤液加入到同浓度足量的HNO₃中，用排水法收集一烧瓶气体，再向烧瓶中通入224mLO₂，气体恰好完全溶于水．
（1）写出在潮湿空气中合金腐蚀过程的正极电极反应式

 

（2）A中存在的阳离子有

 

，B单质为

 

．
（3）①中产生绿色溶液A的离子方程式是

 

、

 

、

 

．
（4）此合金块中铁元素的质量分数为

 

．

Answer 1

分析：（1）在潮湿的空气中构成原电池，发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极，铜作正极，正极上氧气得电子发生还原反应；
（2）溶液呈绿色说明含有亚铁离子，溶液呈酸性，还含有氢离子；滤渣为铜；
（3）铁和稀硫酸反应生成亚铁离子、铁和铜离子反应生成亚铁离子、铁和铁离子反应生成亚铁离子；
（4）③中亚铁离子和硝酸发生氧化会反应生成气体，气体再和氧气、水发生氧化会反应生成硝酸，根据转移电子守恒知，亚铁离子失去电子数等于氧气得到电子数，根据转移电子守恒计算铁元素质量，再根据质量分数公式计算铁元素质量分数．

解答：解：（1）在潮湿的空气中构成原电池，发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极，铜作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）溶液呈绿色说明含有亚铁离子，溶液呈酸性，所以还含有氢离子，酸过量，则滤渣只含铜，
故答案为：Fe²⁺、H⁺； Cu；
（3）酸过量，铁和酸反应生成亚铁离子，氧化铜和酸反应生成铜离子，铁和铜离子反应生成亚铁离子，氧化铁和酸反应生成铁离子，铁和铁离子反应生成亚铁离子，所以涉及的离子反应方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；    
（4）③中亚铁离子和硝酸发生氧化会反应生成气体，气体再和氧气、水发生氧化会反应生成硝酸，根据转移电子守恒知，亚铁离子失去电子数等于氧气得到电子数，根据转移电子守恒得铁元素的物质的量=

0.224L 22.4L/mol ×4

1

=0.04mol，则铁元素质量分数=

56g/mol×0.04mol

5.76g

×100%=38.89%，
故答案为：38.89%．

点评：本题考查了物质间的反应、离子方程式的书写等知识点，明确物质的性质是解本题关键，再结合原子守恒分析解答，能从整体上分析解答，难度中等．