Question

6．部分氧化的FeCu合金样品（氧化产物为Fe₂O₃、CuO）共5.76g，经如图处理：下列说法正确的是（　　）

• A． V=44.8
• B． 原样品中Fe元素的质量分数为38.89%
• C． 滤液A中的阳离子为Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺
• D． 样品中CuO的质量为4.0 g

Answer 1

分析 A．滤液A中加入足量氢氧化钠溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2g为Fe₂O₃，物质的量为0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol，滤液A溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，而铁元素物质的量为0.04mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，硫酸含氢离子0.08mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H⁺和合金中的氧结合成水了，计算合金中氧元素的质量，进而计算合金中氧原子的物质的量，计算氧原子结合氢离子物质的量，再根据H原子守恒生成氢气的体积；
B．结合A根据质量分数定义计算Fe元素质量分数；
C．硫酸足量，氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，铁离子优先反应，由于滤液A中不含铜离子，且有气体氢气生成，则滤液A中不含铁离子；
D．滤渣3.2g为金属铜，物质的量为0.05mol，即合金样品中总共含有铜元素0.05mol，利用极限法判断样品中CuO的质量问题．

解答 解：A．滤液A中加入足量氢氧化钠溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2g为Fe₂O₃，其物质的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol，滤液A中溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，含氢离子0.08mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H⁺和合金中的氧结合成水了，合金中Fe元素质量=0.04mol×56g/mol=2.24g，故合金中氧原子的物质的量$\frac{5.76g-3.2g-2.24g}{16g/mol}$=0.02mol，它结合氢离子0.04mol，所以硫酸中有0.08mol-0.04mol=0.04mol H⁺生成氢气，即生成0.02mol氢气，标况体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故A错误；
B．合金中Fe元素的质量为：56g/mol×0.04mol=2.24g，故合金中Fe元素质量分数=$\frac{2.24g}{5.76g}$×100%=38.89%，故B正确；
C．由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，铁离子优先反应，由于滤液A中不含铜离子，且硫酸足量，滤液A中阳离子为：Fe²⁺、H⁺，故C错误
D．由于硫酸过量，生成氢气，滤液中不含铜离子，滤渣3.2g为金属铜，铜元素的物质的量为$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，若全部为氧化铜，氧化铜的质量为：80g/mol×0.05mol=4.0g，由于部分铜被氧化成氧化铜，则样品中氧化铜的质量一定小于4.0g，故D错误；
故选B．

点评 本题考查混合物计算，题目难度中等，明确反应过程是解答关键，试题侧重解题方法与分析解决问题能力的考查，注意利用极限法与原子守恒解答．