Question

部分氧化的FeCu合金樣品（氧化產(chǎn)物為Fe₂O₃、CuO）共5.76g，經(jīng)如下處理：下列說法正確的是（　　）

• A、V=224
• B、樣品中Fe的質(zhì)量為2.14g
• C、樣品中CuO的質(zhì)量為3.52g
• D、未氧化前Fe元素的質(zhì)量分數(shù)約為41.2%

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護

專題：實驗設計題

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(zhì)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(zhì)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(zhì)的量為0.02mol，鐵元素的物質(zhì)的量為0.04mol，濾液A溶質(zhì)為過量H₂SO₄和FeSO₄，而鐵元素物質(zhì)的量為0.04mol，說明參加反應硫酸物質(zhì)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(jié)合成水了，計算合金中氧元素的質(zhì)量，進而計算合金中氧原子的物質(zhì)的量，計算氧原子結(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，根據(jù)質(zhì)量分數(shù)定義計算Fe元素質(zhì)量分數(shù)．

解答： 解：A．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(zhì)的量=

3.2g

160g/mol

=0.02mol，鐵元素的物質(zhì)的量為0.04mol，濾液A中溶質(zhì)為過量H₂SO₄和FeSO₄，說明參加反應硫酸物質(zhì)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(jié)合成水了，合金中Fe元素質(zhì)量=0.04mol×56g/mol=2.24g，故合金中氧原子的物質(zhì)的量

5.76g-3.2g-2.24g

16g/mol

=0.02mol，它結(jié)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A錯誤；
B．固體為三氧化二鐵，其物質(zhì)的量為

3.2g

160g/mol

=0.02mol，鐵元素的量為0.02mol×2=0.04mol，質(zhì)量為：0.04mol×56g/mol=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

3.2g

64g/mol

=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，但是不能確定CuO的具體質(zhì)量，故C錯誤；
D．合金中Fe元素的質(zhì)量為：56g/mol×0.04mol=2.24g，Cu的質(zhì)量為3.2g，則未氧化前Fe元素的質(zhì)量分數(shù)約為

2.24g

2.24g+3.2g

×100%=41.2%，故D正確；
故選D．

點評：本題考查混合物計算，清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．