Question

3．將鐵和氧化鐵的混合物27.2g投人100mL某濃度的硫酸溶液中，恰好完全反應．并產(chǎn)生2.24LH₂（標準狀況下）．向反應后的溶液中滴人KSCN溶液，溶液不顯紅色．試計算：
（1）混合物中Fe、Fe₂O₃的物質的量．
（2）所用硫酸溶液的物質的量濃度．

Answer 1

分析 鐵粉和氧化鐵的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反應，放出氫氣，反應后的溶液中滴加KSCN不顯紅色，且無固體剩余物，則最終溶液中溶質為FeSO₄，發(fā)生反應：Fe+Fe₂O₃+3H₂SO₄=3FeSO₄+3H₂O、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，計算生成4.48L氫氣時消耗Fe、H₂SO₄的物質的量，設原混合物中Fe₂O₃的物質的量為xmol，根據(jù)化學方程式表示出與氧化鐵反應消耗Fe、H₂SO₄的物質的量，再根據(jù)混合物總質量列方程計算．
（1）根據(jù)m=nM計算混合物氧化鐵和鐵的質量，再根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出鐵的物質的量；
（2）根據(jù)n=$\frac{n}{V}$計算硫酸的物質的量濃度．

解答 解：（1）鐵粉和氧化鐵的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反應，放出氫氣，反應后的溶液中滴加KSCN不顯紅色，且無固體剩余物，則最終溶液中溶質為FeSO₄，
反應生成 H₂的物質的量為：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，則：
    Fe+H₂ SO₄=FeSO₄+H₂↑
0.1mol  0.1mol    0.1mol
設原混合物中Fe₂O₃的物質的量為xmol，則：
   Fe+Fe₂O₃+3H₂SO₄=3FeSO₄+3H₂O
x mol x mol  3x mol
由題意可知：（x+0.1）mol×56g/mol+x mol×160g/mol=27.2g，
解得x=0.1mol，
（1）混合物中m（Fe₂O₃）=0.1 mol×160 g•mol^-1=16g，m（Fe）=27.2g-16g=11.2g，則鐵的物質的量為：$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，
答：鐵的物質的量為0.2mol，氧化鐵的物質的量為0.1mol；
（2）n（H₂SO₄）=（3x+0.1）mol=（3×0.1+0.1）mol=0.4mol，則c（H₂SO₄）=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L
答：原稀硫酸的濃度為4mol/L；

點評 本題考查混合物反應的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質為解題關鍵，注意根據(jù)方程式解答，側重考查學生的分析能力及化學計算能力．