Question

Cu-Fe合金由于長時間置于空氣中表面產(chǎn)生了一層氧化膜（成分為Fe₂O₃和CuO），現(xiàn)進行如下實驗（以下氣體體積均在標況下測得）
①將此合金塊5.76g置于燒杯中，然后將稀H₂SO₄逐漸緩慢加入至過量，收集產(chǎn)生的氣體為672mL，過濾得綠色溶液A，還有濾渣B．
②將濾渣B投入到一定濃度的HNO₃中，完全溶解，得NO、NO₂混合氣體896mL，經(jīng)測定（標況下）此混合氣體與氫氣的相對密度為17．
③將①中所得濾液加入到同濃度足量的HNO₃中，用排水法收集一燒瓶氣體，再向燒瓶中通入224mLO₂，氣體恰好完全溶于水．
（1）寫出在潮濕空氣中合金腐蝕過程的正極電極反應式

 

（2）A中存在的陽離子有

 

，B單質(zhì)為

 

．
（3）①中產(chǎn)生綠色溶液A的離子方程式是

 

、

 

、

 

．
（4）此合金塊中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為

 

．

Answer 1

分析：（1）在潮濕的空氣中構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，鐵易失電子作負極，銅作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；
（2）溶液呈綠色說明含有亞鐵離子，溶液呈酸性，還含有氫離子；濾渣為銅；
（3）鐵和稀硫酸反應生成亞鐵離子、鐵和銅離子反應生成亞鐵離子、鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子；
（4）③中亞鐵離子和硝酸發(fā)生氧化會反應生成氣體，氣體再和氧氣、水發(fā)生氧化會反應生成硝酸，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，亞鐵離子失去電子數(shù)等于氧氣得到電子數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算鐵元素質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式計算鐵元素質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）在潮濕的空氣中構(gòu)成原電池，發(fā)生吸氧腐蝕，鐵易失電子作負極，銅作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）溶液呈綠色說明含有亞鐵離子，溶液呈酸性，所以還含有氫離子，酸過量，則濾渣只含銅，
故答案為：Fe²⁺、H⁺； Cu；
（3）酸過量，鐵和酸反應生成亞鐵離子，氧化銅和酸反應生成銅離子，鐵和銅離子反應生成亞鐵離子，氧化鐵和酸反應生成鐵離子，鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子，所以涉及的離子反應方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；    
（4）③中亞鐵離子和硝酸發(fā)生氧化會反應生成氣體，氣體再和氧氣、水發(fā)生氧化會反應生成硝酸，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，亞鐵離子失去電子數(shù)等于氧氣得到電子數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得鐵元素的物質(zhì)的量=

0.224L 22.4L/mol ×4

1

=0.04mol，則鐵元素質(zhì)量分數(shù)=

56g/mol×0.04mol

5.76g

×100%=38.89%，
故答案為：38.89%．

點評：本題考查了物質(zhì)間的反應、離子方程式的書寫等知識點，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關鍵，再結(jié)合原子守恒分析解答，能從整體上分析解答，難度中等．