Question

17．在加熱條件下，鐵與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+6H₂SO₄（濃）$\stackrel{加熱}{→}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，完成下列計算．
（1）56g鐵與足量的濃硫酸完全反應(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下SO₂33.6L
（2）將22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO₂氣體通入水中形成2L溶液，假設(shè)SO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則所得溶液中H₂SO₃ 的物質(zhì)的量濃度為0.25mol/L；
（3）若鐵過量時，過量的鐵與稀硫酸、Fe₂（SO₄）₃溶液均能繼續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)物有FeSO₄和H₂，現(xiàn)將鐵投入到一定量淀粉濃硫酸中，恰好完全反應(yīng)，共收集到SO₂和H₂ 4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向溶液中滴加KSCN 溶液溶液不變色，溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量為0.2mol，求參加反應(yīng)的H₂SO₄質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算56g鐵的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計算SO₂的物質(zhì)的量，根據(jù)V=nV_m計算SO₂的體積；
（2）22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO₂氣體物質(zhì)的量為1mol，二氧化硫和水反應(yīng)生成三氧化硫，SO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，轉(zhuǎn)化0.5mol，根據(jù)物質(zhì)的量濃度c=$\frac{n}{V}$計算；
（3）SO₂和H₂ 4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量為0.2mol，向溶液中滴加KSCN 溶液溶液不變色，說明無鐵離子，溶液中金屬陽離子為亞鐵離子，物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)鐵原子、硫原子、得失電子守恒以及極限法解答．

解答 解：（1）56gFe的物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{56g}{56g/mol}$=1mol，則：
2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O
2                              3
1mol                        n（SO₂）
所以n（SO₂）=1.5mol，故V（SO₂）=1.5mol×22.4L/mol=33.6L，
故答案為：33.6；
（2）22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）SO₂氣體物質(zhì)的量為1mol，二氧化硫和水反應(yīng)SO₂+H₂O?H₂SO₃ ，SO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，轉(zhuǎn)化0.5mol，則所得溶液中H₂SO₃ 的物質(zhì)的量濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L，
故答案為：0.25；
（3）在加熱條件下，鐵與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O，鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，即Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，SO₂和H₂ 4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量為0.2mol，向溶液中滴加KSCN 溶液溶液不變色，說明無鐵離子，溶液中金屬陽離子為亞鐵離子，物質(zhì)的量為0.2mol，溶液中最終含鐵的溶質(zhì)為硫酸亞鐵，根據(jù)鐵原子守恒：n（Fe）=n（FeSO₄）=0.2mol，
Fe的化合價（0→+2）失去電子0.2mol×2=0.4mol，H₂SO₄中H的化合價（+1→0）生成1molH₂，得到2mol電子，H₂SO₄中S的化合價（+6→+4）生成1molSO₂，得到2mol電子，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下物質(zhì)的量為0.2mol全為SO₂，消耗n（H₂SO₄）=n（SO₂）+n（FeSO₄）=0.2mol+0.2mol=0.4mol，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下物質(zhì)的量為0.2mol全為H₂，消耗n（H₂SO₄）=n（SO₂）+n（FeSO₄）=0mol+0.2mol=0.2mol，所以參加反應(yīng)的H₂SO₄物質(zhì)的量在0.2mol～0.4mol，根據(jù)m=nM計算，質(zhì)量為0.2mol×98g/mol～0.4mol×98g/mol，即196g～392g，
答：參加反應(yīng)的H₂SO₄質(zhì)量為196g～392g．

點(diǎn)評 本題考查根據(jù)方程式的計算、氧化還原反應(yīng)等，熟練應(yīng)用相關(guān)的計算公式以及原子守恒、電子守恒是解題關(guān)鍵，注意（1）（3）為并列問題，不能用（1）數(shù)據(jù)計算（3），（3）的值為區(qū)間值，為易錯點(diǎn)，題目難度中等．