Question

2．部分氧化的Fe-Cu合金樣品（氧化產(chǎn)物為Fe₂O₃、CuO）共5.92g，如附圖所示流程處理，下列說法中，正確的是（　�。�

• A． 濾液A中陽離子不可能含H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺
• B． 樣品中金屬Fe的質(zhì)量為2.24g
• C． 樣品中CuO的質(zhì)量為4.0g
• D． V=224

Answer 1

分析 硫酸足量，由于氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，鐵離子優(yōu)先反應，由于濾液A中不含銅離子，且有氣體氫氣生成，則濾液A中不含鐵離子，濾渣3.2g為金屬銅，物質(zhì)的量為0.05mol，即合金樣品中總共含有銅元素0.05mol，濾液A中加入足量氫氧化鈉溶液，所得濾渣灼燒得到的固體3.2g為Fe₂O₃，物質(zhì)的量為0.02mol，鐵元素的物質(zhì)的量為0.04mol，利用極限法判斷樣品中Fe的質(zhì)量、CuO的質(zhì)量問題．
濾液A溶質(zhì)為過量H₂SO₄和FeSO₄，而鐵元素物質(zhì)的量為0.02mol，說明參加反應硫酸物質(zhì)的量為0.02mol，硫酸含氫離子0.04mol，其中部分氫離子生成氫氣，另外的H⁺和合金中的氧結(jié)合成水了，計算合金中氧原子的物質(zhì)的量，進而計算氧原子它結(jié)合氫離子物質(zhì)的量，再根據(jù)H原子守恒生成氫氣的體積．

解答 解：硫酸足量，由于氧化性：Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺，鐵離子優(yōu)先反應，由于濾液A中不含銅離子，且有氣體氫氣生成，則濾液A中不含鐵離子，濾渣3.2g為金屬銅，物質(zhì)的量為0.05mol，即合金樣品中總共含有銅元素0.05mol，濾液A中加入足量氫氧化鈉溶液，所得濾渣灼燒得到的固體3.2g為Fe₂O₃，物質(zhì)的量為0.02mol，鐵元素的物質(zhì)的量為0.04mol．
A．由上述分析可知，則濾液A中不含鐵離子，濾液A中陽離子為Fe²⁺、H⁺，故A正確；
B．濾液A中含有亞鐵離子和氫離子，加入足量氫氧化鈉溶液后，過濾，最后灼燒得到的固體為氧化鐵，3.2g氧化鐵的物質(zhì)的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol，含有鐵元素的物質(zhì)的量為0.02mol×2=0.04mol，樣品中所有鐵元素都生成了氧化鐵，所以樣品中Fe元素的質(zhì)量為56g/mol×0.04mol=2.24g，由于部分Fe被氧化成氧化鐵，則樣品中Fe的質(zhì)量一定小于2.24g，故B錯誤；
C．由于硫酸過量，生成氫氣，濾液中不含銅離子，濾渣3.2g為金屬銅，銅元素的物質(zhì)的量為0.05mol，若全部為氧化銅，氧化銅的質(zhì)量為：80g/mol×0.05mol=4.0g，由于部分銅被氧化成氧化銅，則樣品中氧化銅的質(zhì)量一定小于4.0g，故C錯誤；
D．濾液A溶質(zhì)為過量H₂SO₄和FeSO₄，而鐵元素物質(zhì)的量為0.02mol，說明參加反應硫酸物質(zhì)的量為0.02mol，硫酸含氫離子0.04mol，其中部分氫離子生成氫氣，另外的H⁺和合金中的氧結(jié)合成水了，合金中Fe元素質(zhì)量=0.04mol×56g/mol=2.24g，Cu元素質(zhì)量為3.2g，故合金中氧原子的物質(zhì)的量$\frac{5.76g-2.24g-3.2g}{16g/mol}$=0.02mol，它結(jié)合氫離子0.04mol，所以硫酸中生成氫氣的H⁺為0.04mol-0.02mol=0.02mol 即生成0.01mol氫氣，標況體積=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，故D正確；
故選：AD．

點評 本題考查混合物計算，根據(jù)離子的氧化性強弱明確楚反應過程是解答關鍵，側(cè)重解題方法與分析解決問題能力的考查，注意利用極限法與原子守恒解答，難度中等．