Question

将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.40 mol/L盐酸中，充分反应后产生896 mL H₂(标准状况)，残留固体1.28g。过滤，滤液中无Cu^2＋。将滤液加水稀释到200mL，测得其中c(H^＋)为0.400mol/L。则原混合物中单质铁的质量是

A.2.24g B.3.36g C.5.60g D.10.08g

Answer

C

【解析】

反应后溶液中还有较多H＋离子剩余,且滤液中没有Cu2＋,可以知道残留物没有Fe,只有Cu,而Cu可以残留说明溶液中没有Fe3+，溶液中阳离子为H＋和Fe2+，参加反应的HCl中的H元素转化到氢气、水中，根据H原子守恒，计算混合物中O原子物质的量，根据Cu元素守恒计算n(CuO)，再根据O原子守恒计算n(Fe2O3),根据m=n×M计算氧化铁的质量。

反应后溶液中还有较多H＋离子剩余，且滤液中没有Cu2＋，可以知道残留物没有Fe，只有Cu，而Cu可以残留说明溶液中没有Fe3+，溶液中阳离子为H＋和Fe2+，反应后剩余n(H+)=0.4nol/L×0.2L=0.08mol，原溶液中n(HCl)=4.4mol/L×0.1L=0.44mol，参加反应的HCl中的H元素转化到氢气、水中,

根据H原子守恒,2n(H2O)+2n(H2)=n总(HCl)-n余(H+)，即2n(H2O)+2=0.44mol-0.08mol，n(H2O)=0.14mol故混合物中n(O)= n(H2O)=0.14mol，
由铜元素守恒,则n(CuO)=n(Cu)==0.02mol，

由O原子守恒:3n(Fe2O3)+ n(CuO)=0.14mol，则n(Fe2O3)=0.04mol，

由Cl原子守恒，滤液中溶质为FeCl2和剩余HCl，2n(FeCl2)+n余(HCl)=n总(HCl)，即2n(FeCl2)+0.08mol=0.44mol，n(FeCl2)=0.18mol,

由Fe原子守恒，原混合物中铁的物质的量：n(Fe)+2n(Fe2O3)=n(FeCl2), n(Fe)=0.18mol-0.04mol×2=0.10mol, m(Fe)=0.10mol×56g/mol=5.60g，

所以C选项是正确的。