Question

3．向15g鐵粉和氧化鐵粉末的混合物中加入150ml的稀硫酸，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出1.68L氫氣，這時(shí)鐵盒氧化鐵均無(wú)剩余，再向溶液中滴入KSCN溶液未見顏色變化，為中和過(guò)量的硫酸，消耗了3mol/L的氫氧化鈉溶液200ml．
求：（1）混合物中鐵盒氧化鐵的質(zhì)量
（2）原稀硫酸的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵、氧化鐵都能與鹽酸反應(yīng)以及反應(yīng)后溶液中無(wú)Fe³⁺，所以鐵也與硫酸鐵反應(yīng)，先根據(jù)H₂求出和硫酸生成1.68LH₂的鐵，然后根據(jù)混合物發(fā)生的反應(yīng)：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO4）₃+3H₂O Fe₂（SO4）₃+Fe=3FeSO₄，可知n（Fe₂O₃）：n（Fe）=1：1，求出Fe₂O₃和Fe的質(zhì)量，最終求出混合物中Fe和Fe₂O₃的質(zhì)量；
（2）由題意我們應(yīng)該可以理解反應(yīng)后溶液中只有Fe ²⁺而無(wú)Fe³⁺，而且硫酸有剩余，也就說(shuō)固體與酸反應(yīng)后溶液中得到的是FeSO4和硫酸的混合液，接著在這混合溶液中滴加NaOH溶液，先中和了硫酸，又與 FeSO₄反應(yīng)生成了Fe（OH）₂沉淀，最終溶液中剩余物質(zhì)其實(shí)就是Na₂SO₄．這樣我們用守恒法考慮，SO₄ ^2-來(lái)自原H₂SO₄，而Na⁺來(lái)自NaOH，這樣得到H₂SO₄～2NaOH，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$求出原硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）因鐵、氧化鐵都能與硫酸反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，又因反應(yīng)后溶液中無(wú)Fe³⁺，所以有反應(yīng)為：Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，
1.68L氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{1.68L}{22.4L/mol}$=0.075mol，根據(jù)反應(yīng)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑可知與硫酸生成1.68LH₂消耗的鐵為0.075mol，其質(zhì)量為：56g/mol×0.075mol=4.2g，剩余混合物質(zhì)量為：15-4.2=10.8g，剩余的混合物發(fā)生如下反應(yīng)：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO4）₃+3H₂O、Fe₂（SO4）₃+Fe=3FeSO₄可得關(guān)系式Fe₂O₃～Fe₂（SO4）₃～Fe，所以剩余混合物中Fe₂O₃和Fe的物質(zhì)的量應(yīng)該為1：1，設(shè)二者物質(zhì)的量都為n，則160n+56n=10.8g，解得：n=0.05mol，則m（Fe₂O₃）=160g/mol×0.05mol=8g，m（Fe）=56g/mol×0.05mol=4.2，原混合物中鐵的質(zhì)量為：4.2g+2.8=7g，
答：原混合物中含有7gFe，4.2gFe₂O₃；
（2）因?yàn)榉磻?yīng)后溶液中無(wú)Fe³⁺存在，且固體沒(méi)有剩余，則全都是以Fe²⁺的形式存在，反應(yīng)后溶質(zhì)為硫酸亞鐵，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=3mol/L×0.2L×$\frac{1}{2}$=0.3mol，
所以原稀H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.3mol}{0.15L}$=2mol/L，
答：原稀H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為2mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．