Question

6．鐵及其化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，如鐵紅（Fe₂O₃）可作為顏料，電子工業(yè)常用一定濃度的FeCl₃溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板，制成印刷線路板． aFe₂（SO₄）₃•b（NH₄）₂SO₄•cH₂O
（硫酸鐵銨）常用于生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理．
（1）現(xiàn)有一含有Fe₂O₃和Fe₃O₄的混合物樣品，測(cè)得n（Fe）：n（O）=1：1.375，則該樣品中Fe₂O₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.33．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
（2）CuO和Fe₂O₃的混合物9.6g在高溫下與足量的CO充分反應(yīng)，反應(yīng)后全部氣體用100mL 1.2mol/L Ba（OH）₂ 溶液吸收，生成15.76g白色沉淀．則吸收氣體后溶液中的溶質(zhì)的化學(xué)式為Ba（OH）₂、Ba（HCO₃）₂，混合物中CuO和Fe₂O₃的物質(zhì)的量之比為1：1．
（3）稱取某硫酸鐵銨樣品7.00g，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到1.07g沉淀；向另一份溶液中加入含0.025molBa （NO₃）₂的溶液，恰好完全反應(yīng)，求該硫酸鐵銨的化學(xué)式．
（4）現(xiàn)將一塊敷有銅箔的絕緣板浸入800mL 3mol/L的FeCl₃溶液中，一段時(shí)間后，將該線路板取出，向溶液中加入鐵粉56.0g，充分反應(yīng)后剩余固體51.2g，求所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）．

Answer 1

分析 （1）設(shè)Fe₂O₃和Fe₃O₄的混合物的物質(zhì)的量分別是x、y，根據(jù)原子守恒結(jié)合n（Fe）：n（O）=1：1.375進(jìn)行計(jì)算即可；
（2）CuO、Fe₂O₃混合物跟足量CO充分反應(yīng)，固體減少質(zhì)量為混合物中含有的氧元素的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算混合物中氧原子的物質(zhì)的量，令混合物中CuO、Fe₂O₃的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和與氧原子的物質(zhì)的量之和，列方程計(jì)算；
（3）根據(jù)元素守恒結(jié)合發(fā)生的轉(zhuǎn)化來計(jì)算；
（4）氯化鐵溶解銅生成氯化亞鐵和氯化銅，反應(yīng)后溶液溶液中加入鐵粉，剩余固體質(zhì)量小于Fe粉的質(zhì)量，則溶解Cu后溶液中還有剩余的FeCl₃，加入鐵粉先發(fā)生：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，然后發(fā)生：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，最終有固體剩余，則Fe³⁺完全反應(yīng)，溶液中含有溶質(zhì)FeCl₂，假設(shè)反應(yīng)后溶液中沒有CuCl₂，根據(jù)氯離子守恒可知溶液中FeCl₂為$\frac{0.8L×3mol/L×3}{2}$=3.6mol，則加入的Fe應(yīng)為3.6mol-0.8L×3mol/L=1.2mol，而實(shí)際加入Fe為$\frac{56g}{56g/mol}$=1mol＜1.2mol，故溶液中一定含有CuCl₂，根據(jù)Fe原子守恒計(jì)算溶液n（FeCl₂），再根據(jù)氯離子守恒計(jì)算n（CuCl₂），進(jìn)而計(jì)算溶液中各溶質(zhì)濃度．

解答 解：（1）設(shè)：Fe₂O₃和Fe₃O₄的混合物的物質(zhì)的量分別是x、y，則n（Fe）：n（O）=（2x+3y）：（3x+4y）=1：1.375，x：y=1：2，則該樣品中Fe₂O₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為$\frac{1}{3}$×100%=33%，故答案為：33%；
（2）CuO、Fe₂O₃混合物跟足量CO充分反應(yīng)，反應(yīng)后全部氣體是二氧化碳，固體減少質(zhì)量為混合物中含有的氧元素的質(zhì)量，用100mL 1.2mol/L Ba（OH）₂ 溶液吸收，生成15.76g即0.08mol白色沉淀碳酸鋇，根據(jù)碳元素守恒，產(chǎn)生的二氧化碳是0.08mol，100mL 1.2mol/L Ba（OH）₂ 溶液中氫氧化鋇的物質(zhì)的量是0.12mol，二氧化碳和氫氧化鋇按照物質(zhì)的量之比是2：3進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)得到的溶液是Ba（OH）₂、Ba（HCO₃）₂的混合溶液，令混合物中CuO、Fe₂O₃的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：x+3y=0.16，80x+160y=9.6，解得x=0.04mol，y=0.04mol，所以混合物中CuO和Fe₂O₃的物質(zhì)的量之比為1：1，
故答案為：Ba（OH）₂、Ba（HCO₃）₂；1：1；
（3）稱取7.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到1.07g沉淀，應(yīng)為Fe（OH）₃，
n（Fe（OH）₃）=$\frac{1.07g}{107g/mol}$=0.01mol，向另一份溶液中加入0.025mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反應(yīng)，則n（SO₄^2-）=0.025mol，所以7.00g樣品中含有Fe₂（SO₄）₃0.01mol，其中含的n（SO₄^2-）為0.05mol，則（NH₄）₂SO₄為0.05mol-0.01×3mol=0.02mol，則m（H₂O）=7.00g-0.01mol×400g/mol-0.02mol×132g/mol=0.72g，n（H₂O）=0.04mol，n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.01：0.02：0.02=1：2：2，所以化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O，
答：該硫酸鐵銨的化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O）；
（4）氯化鐵溶解銅生成氯化亞鐵和氯化銅，反應(yīng)后溶液溶液中加入鐵粉，剩余固體質(zhì)量小于Fe粉的質(zhì)量，則溶解Cu后溶液中還有剩余的FeCl₃，加入鐵粉先發(fā)生：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，然后發(fā)生：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，最終有固體剩余，則Fe³⁺完全反應(yīng)，溶液中含有溶質(zhì)FeCl₂，假設(shè)反應(yīng)后溶液中沒有CuCl₂，根據(jù)氯離子守恒可知溶液中FeCl₂為$\frac{0.8L×3mol/L×3}{2}$=3.6mol，則加入的Fe應(yīng)為3.6mol-0.8L×3mol/L=1.2mol，而實(shí)際加入Fe為$\frac{56g}{56g/mol}$=1mol＜1.2mol，故溶液中一定含有CuCl₂，
根據(jù)Fe原子守恒，溶液n（FeCl₂）=n（FeCl₃）+n（Fe）=0.8L×3mol/L+1mol=3.4mol，則溶液c（FeCl₂）=$\frac{3.4mol}{0.8L}$=4.25mol/L，
根據(jù)氯離子守恒，n（CuCl₂）=$\frac{1}{2}$×（0.8L×3mol/L×3-3.4mol×2）=0.2mol，則溶液c（CuCl₂）=$\frac{0.2mol}{0.8L}$=0.25mol/L，
答：最終所得溶液中FeCl₂為4.25mol/L、CuCl₂為0.25mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物和溶液組成的有關(guān)計(jì)算知識(shí)，關(guān)鍵是利用假設(shè)法判斷溶液中溶質(zhì)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度較大．