Cu-Fe合金由于長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中表面產(chǎn)生了一層氧化膜(成分為Fe2O3和CuO),一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)其進(jìn)行如下探究,請(qǐng)按要求完成下列探究報(bào)告.
[探究目的]實(shí)驗(yàn)測(cè)定樣品中Fe,Cu的質(zhì)量.
[探究思路]設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量有關(guān)反應(yīng)物和生成物的量,并通過(guò)計(jì)算確定樣品中Fe,Cu的質(zhì)量.
[實(shí)驗(yàn)探究](本實(shí)驗(yàn)中的氣體體積均已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)
①將此合金5.76g置于燒杯中,然后將稀H2SO4逐漸緩慢加入至過(guò)量,收集產(chǎn)生的氣體測(cè)得其體積為VmL.過(guò)濾得淺綠色溶液A(不含Cu2+),還有濾渣B.
②將濾渣B投入到一定濃度的HNO3中,完全溶解,收集產(chǎn)生的氣體,經(jīng)分析氣體是NO和NO2的混合氣體,總體積896mL,其中NO2體積為224mL.
③將①中所得的濾液加入到足量的稀HNO3中,充分反應(yīng)后再加入足量的NaOH溶液,將產(chǎn)生的沉淀全部濾出,充分加熱灼燒得紅棕色固體,稱(chēng)量該固體的質(zhì)量為3.2g.
[結(jié)果處理]
(1)A中存在的陽(yáng)離子有
Fe2+,H+
Fe2+,H+
,濾渣B為
Cu
Cu

(2)依次寫(xiě)出步驟③中加入HNO3時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O

(3)被腐蝕前的合金中Fe的質(zhì)量為
2.24
2.24
g,Cu的質(zhì)量為
3.2
3.2
g.
(4)實(shí)驗(yàn)探究①中V為
448
448
mL.
分析:①合金與硫酸反應(yīng)生成氫氣VmL,n(H2)=
V
22.4
mol,與酸反應(yīng)的鐵:n(Fe)=
V
22.4
mol,濾渣為銅;
②NO2體積為224mL,則NO體積為672mL,n(NO2)=0.224÷22.4=0.01mol,n(NO)=0.672÷22.4=0.03mol,根據(jù)得失電子守恒得出銅的物質(zhì)的量;
③紅棕色固體為氧化鐵,n(Fe2O3)=3.2÷160=0.02mol,根據(jù)原子守恒得出鐵的物質(zhì)的量;
根據(jù)合金腐蝕前后的質(zhì)量關(guān)系,再結(jié)合①②③,靈活運(yùn)用得失電子守恒得出正確結(jié)論.
解答:解:(1)Fe2O3和CuO與酸反應(yīng)生成Fe2+Cu2+,Cu2+再被鐵還原為Cu,酸過(guò)量,故A中存在的陽(yáng)離子有Fe2+,H+;濾渣B為Cu,
故答案為:Fe2+,H+;Cu;
(2)①中所得的濾液為硫酸亞鐵,與硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),方程式為:3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O,
故答案為:3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O;
(3)NO2體積為224mL,則NO體積為896-224=672mL,n(NO2)=0.224÷22.4=0.01mol,n(NO)=0.672÷22.4=0.03mol,N由+5價(jià)降低為+4價(jià)和+2價(jià),Cu由0價(jià)升高為+2價(jià),根據(jù)得失電子守恒可知:n(Cu)×2=n(NO2)×1+n(NO)×3=0.01×1+0.03×3=0.1mol,n(Cu)=0.05mol,m(Cu)=0.05×64=3.2g;紅棕色固體為氧化鐵,故n(Fe2O3)=3.2÷160=0.02mol,故n(Fe)=0.02×2=0.04mol,m(Fe)=0.04×56=2.24g,
故答案為:2.24;3.2;
(4)被腐蝕前的合金的質(zhì)量為2.24+3.2=2.44g,被腐蝕后合金中的質(zhì)量之和為5.76,質(zhì)量差為5.76-5.44=0.32g,故m(O)=0.32g,n(O)=0.32÷16=0.02mol;被腐蝕前為鐵和銅,被腐蝕后為鐵、銅、氧化鐵和氧化鐵,與酸反應(yīng)后全部生成Fe2+和銅,故整個(gè)過(guò)程的變化為鐵失電子變成Fe2+,氧氣得到電子變成-2價(jià)的O,氫離子得到電子變成氫氣,根據(jù)得失電子守恒可知:n(Fe)×2=n(0)×2+n(H2)×2,0.04×2=0.02×2+n(H2)×2,n(H2)=0.02mol,故V(H2)=0.02×22.4=0.448L=448mL,
故答案為:448.
點(diǎn)評(píng):通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成是高考熱點(diǎn)題型、也是高考難點(diǎn)之一.能否熟練使用得失電子守恒這一規(guī)律是解題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

Cu-Fe合金由于長(zhǎng)時(shí)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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(以下氣體體積均在標(biāo)況下測(cè)得):
①將此合金5.76g置于燒杯中,然后將稀H2SO4逐漸緩慢加入至過(guò)量,收集產(chǎn)生的氣體為VmL,過(guò)濾得綠色溶液A(不含Cu2+),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(cè)定(標(biāo)況下)此混合氣體密度為1.52g/L.
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)過(guò)濾時(shí),應(yīng)用到的玻璃儀器有
漏斗、玻璃棒、燒杯
漏斗、玻璃棒、燒杯

(2)A中的金屬陽(yáng)離子有
Fe2+
Fe2+
,濾渣B中含
Cu
Cu

(3)被腐蝕前的合金中Fe的物質(zhì)的量為
0.04
0.04
mol,Cu的物質(zhì)的量為
0.05
0.05
mol.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

Cu-Fe合金由于長(zhǎng)時(shí)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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(以下氣體體積均在標(biāo)況下測(cè)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(guò)量,收集產(chǎn)生的氣體為672mL,過(guò)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(cè)定(標(biāo)況下)此混合氣體與氫氣的相對(duì)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(xiě)出在潮濕空氣中合金腐蝕過(guò)程的正極電極反應(yīng)式
 

(2)A中存在的陽(yáng)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?jǐn)?shù)為
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(8分)Cu—Fe合金由于長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中,表面產(chǎn)生了一層氧化膜(成份為Fe2O3和CuO),現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(以下氣體體積均在標(biāo)況下測(cè)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(guò)量,收集產(chǎn)生的氣體為672mL,過(guò)濾得淺綠色溶液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的混合氣體896mL,經(jīng)測(cè)定,同溫同壓下此混合氣體對(duì)氫氣的相對(duì)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224mL O2,氣體恰好完全溶于水。

(1)A中存在的陽(yáng)離子有                

(2)896mL混合氣體中NO、NO2的物質(zhì)的量之比為               

(3)B的單質(zhì)為              ,質(zhì)量為                 g;

(4)③中被HNO3氧化了的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為              mol;

(5) 此合金塊中氧元素的質(zhì)量為               g。

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2012屆天津市濱海新區(qū)大港一中高三上學(xué)期第二次月考化學(xué)試卷 題型:計(jì)算題

(8分)Cu—Fe合金由于長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中,表面產(chǎn)生了一層氧化膜(成份為Fe2O3和CuO),現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(以下氣體體積均在標(biāo)況下測(cè)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(guò)量,收集產(chǎn)生的氣體為672mL,過(guò)濾得淺綠色溶液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的混合氣體896mL,經(jīng)測(cè)定,同溫同壓下此混合氣體對(duì)氫氣的相對(duì)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224mL O2,氣體恰好完全溶于水。
(1)A中存在的陽(yáng)離子有                ;
(2)896mL混合氣體中NO、NO2的物質(zhì)的量之比為              ;
(3)B的單質(zhì)為              ,質(zhì)量為                 g;
(4)③中被HNO3氧化了的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為              mol;
(5)此合金塊中氧元素的質(zhì)量為               g。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案