Question

19．將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，充分反應(yīng)后收集到4.48L H₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），所得溶液中加入KSCN溶液不出現(xiàn)血紅色．求：
（1）原混合物中Fe和Fe₂O₃各多少克？
（2）若反應(yīng)的溶液的體積為200mL，則生成的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為多少？

Answer 1

分析 （1）將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，收集到標(biāo)況下4.48L H₂，當(dāng)向溶液中滴幾滴KSCN溶液時，溶液不顯紅色，說明最終得到硫酸亞鐵，發(fā)生反應(yīng)為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，根據(jù)鐵和稀硫酸反應(yīng)方程式可知生成氫氣消耗鐵的物質(zhì)的量，設(shè)鐵的物質(zhì)的量為x，氧化鐵的物質(zhì)的量為y，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒及二者質(zhì)量列方程計算原混合物中Fe和Fe₂O₃的質(zhì)量；
（2）反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為硫酸亞鐵，根據(jù)Fe元素守恒可知硫酸亞鐵的物質(zhì)的量，然后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出生成的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，收集到標(biāo)況下4.48L H₂，當(dāng)向溶液中滴幾滴KSCN溶液時，溶液不顯紅色，說明最終得到硫酸亞鐵，發(fā)生反應(yīng)為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
生成氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，根據(jù)反應(yīng)Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑可知生成0.2mol氫氣消耗Fe的物質(zhì)的量為0.2mol，
設(shè)鐵的物質(zhì)的量為x，氧化鐵的物質(zhì)的量為y，
根據(jù)原混合物總質(zhì)量可得：①56x+160y=54.4g，根據(jù)電子守恒可得：②2（x-0.2）=2y（3-2），
聯(lián)立①②解得：x=0.4mol、y=0.2mol，
原混合物中Fe和Fe₂O₃的質(zhì)量分別為：m（Fe）=56g/mol×0.4mol=22.4g，m（Fe₂O₃）=160g/mol×0.2mol=32g，
答：原混合物中Fe和Fe₂O₃的質(zhì)量分別為22.4g、32g；
（2）反應(yīng)后最終得到的為硫酸亞鐵溶液，根據(jù)Fe元素守恒可知硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為：0.4mol+0.2mol×2=0.8mol，
所以生成的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為：c=$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，
答：生成的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為4mol/L．

點評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意根據(jù)守恒思想進(jìn)行計算，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計算能力．