Question

19．若不考慮空氣等因素的影響，試計(jì)算：
（1）將10g鐵粉加入到50mL 2mol•L^-1的稀硫酸中，充分反應(yīng)后生成的硫酸亞鐵物質(zhì)的量為0.1mol．
（2）將a g生鐵（成分是Fe和C）加入到b mL 2mol•L^-1的稀硫酸中，充分反應(yīng)后生成的氫氣c L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），溶液中有黑色固體剩余．再加入少量稀硫酸，黑色固體不溶解，則生鐵中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{2.5c}{a}$（用代數(shù)式表示）．
（3）將a g處理過(guò)的廢鐵屑（成分是Fe和Fe₂O₃）加入到b mL 2mol•L^-1的稀硫酸中，生成的氫氣c L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．充分反應(yīng)后生成硫酸亞鐵的物質(zhì)的量取值范圍為：$\frac{c}{22.4}$mol＜n（FeSO₄）≤2b×10^-3mol（用代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）n（Fe）=$\frac{10g}{56g/mol}$=0.179mol，n（H₂SO₄）=2mol/L×0.05L=0.1mol，二者反應(yīng)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，根據(jù)方程式知，F(xiàn)e過(guò)量，以硫酸為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算硫酸亞鐵的物質(zhì)的量；
（2）充分反應(yīng)后生成的氫氣c L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），溶液中有黑色固體剩余．再加入少量稀硫酸，黑色固體不溶解，說(shuō)明Fe完全反應(yīng)，根據(jù)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑得m（Fe）=n（Fe）．M（Fe）=n（H₂）．M（Fe）=$\frac{c}{22.4}$mol×56g/mol，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{m（Fe）}{m（生鐵）}×100%$；
（3）生成硫酸亞鐵最少時(shí)為Fe和硫酸反應(yīng)生成氫氣，F(xiàn)e和硫酸鐵不反應(yīng)；生成硫酸亞鐵最多時(shí)為硫酸根離子完全與亞鐵離子結(jié)合生成硫酸亞鐵，所以生成硫酸亞鐵的物質(zhì)的量大于產(chǎn)生氫氣生成的硫酸亞鐵的量，小于等于硫酸完全轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）n（Fe）=$\frac{10g}{56g/mol}$=0.179mol，n（H₂SO₄）=2mol/L×0.05L=0.1mol，二者反應(yīng)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，根據(jù)方程式知，F(xiàn)e過(guò)量，以硫酸為標(biāo)準(zhǔn)得n（FeSO₄）=n（H₂SO₄）=0.1mol，
故答案為：0.1mol；
（2）充分反應(yīng)后生成的氫氣c L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），溶液中有黑色固體剩余．再加入少量稀硫酸，黑色固體不溶解，說(shuō)明Fe完全反應(yīng)，根據(jù)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑得m（Fe）=n（Fe）．M（Fe）=n（H₂）．M（Fe）=$\frac{c}{22.4}$mol×56g/mol，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{m（Fe）}{m（生鐵）}×100%$=$\frac{\frac{c}{22.4}mol×56g/mol}{ag}$×100%=$\frac{2.5c}{a}$，
故答案為：$\frac{2.5c}{a}$；
（3）生成硫酸亞鐵最少時(shí)為Fe和硫酸反應(yīng)生成氫氣，F(xiàn)e和硫酸鐵不反應(yīng)；生成硫酸亞鐵最多時(shí)為硫酸根離子完全與亞鐵離子結(jié)合生成硫酸亞鐵，根據(jù)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，則FeSO₄～H₂↑，所以n（FeSO₄）=n（H₂）=$\frac{cL}{22.4L/mol}$=$\frac{c}{22.4}$mol，小于等于硫酸完全轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵的物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸根守恒可知：n（FeSO₄）=b×10^-3L×2mol/L=2b×10^-3mol，所以$\frac{c}{22.4}$mol＜n（FeSO₄）≤2b×10^-3mol，故答案為：$\frac{c}{22.4}$mol；2b×10^-3mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難點(diǎn)是（3）題的取值范圍的計(jì)算，把握哪種情況生成的硫酸亞鐵最少、哪種情況生成的硫酸亞鐵最多是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．