Question

15．部分氧化的Fe、Cu合金樣品（氧化產物為Fe₂O₃、CuO）共5.76g，進行如下處理：
下列說法正確的是（　　）

• A． 濾液A中的陽離子為Fe²⁺、Fe³、H⁺
• B． 樣品中金屬Fe的質量為4.48g
• C． 樣品中CuO的質量為4.0
• D． V=448

Answer 1

分析 硫酸足量，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，物質的量為0.05mol，即合金樣品中總共含有銅元素0.05mol，利用極限法判斷樣品中CuO的質量問題；
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，物質的量為0.02mol，鐵元素的物質的量為0.04mol，濾液A溶質為過量H₂SO₄和FeSO₄，而鐵元素物質的量為0.04mol，說明參加反應硫酸物質的量為0.04mol，硫酸含氫離子0.08mol，其中部分氫離子生成氫氣，另外的H⁺和合金中的氧結合成水了，計算合金中氧元素的質量，進而計算合金中氧原子的物質的量，計算氧原子結合氫離子物質的量，再根據(jù)H原子守恒生成氫氣的體積．

解答 解：A、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，故A錯誤；
B．固體為三氧化二鐵，其物質的量為$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol，鐵元素的量為0.02mol×2=0.04mol，n（Fe）=0.04mol×56g/mol=2.24g，金屬Fe的質量小于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，銅元素的物質的量為$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，若全部為氧化銅，氧化銅的質量為：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量一定小于4.0g，但是不能確定CuO的具體質量，故C錯誤；
D．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，其物質的量=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.02mol，鐵元素的物質的量為0.04mol，濾液A中溶質為過量H₂SO₄和FeSO₄，說明參加反應硫酸物質的量為0.04mol，含氫離子0.08mol，其中部分氫離子生成氫氣，另外的H⁺和合金中的氧結合成水了，合金中Fe元素質量=0.04mol×56g/mol=2.24g，故合金中氧原子的物質的量$\frac{5.76g-3.2g-2.24g}{16g/mol}$=0.02mol，它結合氫離子0.04mol，所以硫酸中有0.08mol-0.04mol=0.04mol H⁺生成氫氣，即生成0.02mol氫氣，標況體積=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故D正確；
故選D．

點評 本題考查混合物計算，為高頻考點，清楚反應過程是解答關鍵，側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．