Question

【題目】某包黑色固體混合物可能含有鐵粉、氧化銅、炭粉中的二種或三種，取 86.4g 此固體混合物通足量氫氣并加熱使之反應完全，剩余固體質(zhì)量 73.6g ，將此剩余固體溶于 1000mL0.500mol·L-1 硫酸中，過濾，向濾液中加入 500mL 某濃度 NaOH 溶液,恰好使沉淀完全，將沉淀灼燒得固體 32.0g。試計算：

(1)所用 NaOH 溶液的濃度是____________mol·L-1。

(2)固體混合物的成分及其物質(zhì)的量之比是____________。

Answer 1

【答案】2.00 n(Fe):n(CuO)=1∶2

【解析】

將固體混合物通足量氫氣并加熱使之反應完全，固體質(zhì)量由86.4g變?yōu)?/span>73.6g，減少的質(zhì)量為O元素的質(zhì)量，據(jù)此可計算出CuO的質(zhì)量和物質(zhì)的量，將用H2還原后的固體混合物用稀硫酸處理，Fe會發(fā)生反應形成FeSO4進入溶液，置換出來的Cu單質(zhì)及可能混有的C單質(zhì)仍以固體形式存在，過濾，向濾液中加入500mL某濃度NaOH溶液，NaOH先與過量的硫酸發(fā)生復分解反應，然后是NaOH與FeSO4發(fā)生復分解反應產(chǎn)生的沉淀為Fe(OH)2，將沉淀灼燒得固體是Fe2O3，質(zhì)量是32.0g。根據(jù)Fe元素守恒可得Fe的質(zhì)量，結(jié)合Fe、CuO的質(zhì)量和與86.4g進行比較，可判斷是否含有C元素及其質(zhì)量大小。

(1)將灼燒后剩余固體用硫酸溶解，Fe變?yōu)?/span>FeSO4，加入NaOH溶液時，發(fā)生反應：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，將固體過濾、洗滌，灼燒，Fe(OH)2變?yōu)?/span>Fe2O3，質(zhì)量是32.0g，n(Fe2O3)=，n(Fe)=2n(Fe2O3)=0.4mol，根據(jù)Na、S元素守恒可得n(NaOH)=2n(H2SO4)=2×0.500mol/L×1L=1.000mol，由于NaOH溶液的體積為500mL，所以c(NaOH)=；

(2)根據(jù)(1)分析可知n(Fe)=2n(Fe2O3)=0.4mol，m(Fe)=0.4mol×56g/mol=22.4g，由于原混合物質(zhì)量是86.4g，用足量氫氣還原后得到固體質(zhì)量為73.6g，減少質(zhì)量為其中含有的O元素的質(zhì)量，n(O)=n(CuO)==0.8mol，根據(jù)Cu元素守恒可知n(CuO)=n(Cu)=0.8mol，則m(CuO)=0.8mol×80g/mol=64g，64g+22.4g=86.4g，CuO與Fe粉的質(zhì)量和恰好為原固體的質(zhì)量，說明原固體中只含有CuO、Fe單質(zhì)，n(Fe)：n(CuO)=0.4mol：0.8mol=1：2。