Question

（10分）把鐵、氧化鐵、氧化銅的混合物粉末放入110 mL 4 mol·L^-1鹽酸中，充分反應后產生896 mL H₂（標準狀況），殘留固體1.28 g。過濾，濾液中無Cu²⁺。將濾液加水稀釋到200 ｍＬ，測得其中c(H⁺)為0.4 mol·L^-1。試求原混合物的總質量。

Answer 1

13.6 g

因濾液顯酸性（即鹽酸過剩），所以，殘留固體只可能是銅，據題意可得反應物和生成物變化的關系：

由Cu元素守恒可得：
n(CuO)="n(Cu)=1.28" g/64 mol·L^-1="0.02" mol
由氯元素守恒可得：
2n(FeCl₂)+n(HCl)_余=n（HCl）_總="0.44" mol
即2n（FeCl₂）+0.08 mol="0.44" mol，則n（FeCl₂）="0.18" mol。
又由氫元素守恒可得：
2n（H₂O）_生成+2n（H₂）+n（HCl）_余=n（HCl）_總="0.44" mol，解得反應產物中水的物質的量為n（H₂O）_生成="0.14" mol。
由氧元素守恒可得：
3n(Fe₂O₃)+n(CuO)=n(H₂O)_生成，
解得：n(Fe₂O₃)="0.04" mol
最后由鐵元素守恒可得：
n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=n(FeCl₂)
解得：n（Fe）="0.1" mol
綜上可知，原混合物總質量為：
m(總)="56" g·mol^-1×0.1 mol+160 g·mol^-1×0.04 ｍｏｌ+80 g·mol^-1×0.02 mol="13.6" g