Question

有鐵和三氧化二鐵組成的粉末狀混合物19.2g，向其中加入250mL未知濃度的稀硫酸，當(dāng)固體全部溶解時(shí)，放出3.36L氫氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．經(jīng)測定，反應(yīng)后的溶液中c（H⁺）為1.6mol/L，且溶液中不含三價(jià)鐵離子，求：（l）混合物中鐵和三氧化二鐵的質(zhì)量各為多少克？

 

（2）所加稀硫酸的物質(zhì)的量濃度是多少？（要求寫出詳細(xì)的解題過程）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）向鐵和氧化鐵的混合物中進(jìn)入稀硫酸，氧化鐵先與稀硫酸反應(yīng)生成鐵離子，鐵先與鐵離子反應(yīng)，只有鐵離子完全反應(yīng)后，鐵才能夠與氫離子反應(yīng)生成氫氣；用于氫離子有剩余，說明固體完全反應(yīng)，設(shè)出鐵和氧化鐵的物質(zhì)的量，利用質(zhì)量關(guān)系、電子守恒列式計(jì)算出二者的物質(zhì)的量，再計(jì)算出質(zhì)量即可；
（2）根據(jù)反應(yīng)過程中硫酸分為兩部分，一部分與鐵和氧化鐵反應(yīng)，另一部分剩余在溶液中，根據(jù)反應(yīng)中生成產(chǎn)物為硫酸亞鐵計(jì)算出反應(yīng)消耗的硫酸，再根據(jù)溶液中氫離子濃度計(jì)算出反應(yīng)剩余的硫酸的濃度，二者之和便是稀硫酸的總濃度．

解答： 解：（1）將稀硫酸加入鐵和三氧化二鐵的混合物中發(fā)生的離子反應(yīng)為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；反應(yīng)后氫離子有剩余，說明鐵和氧化鐵完全反應(yīng)，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)質(zhì)量關(guān)系可得：①56x+160y=19.2；
生成的標(biāo)況下3.36L氫氣的物質(zhì)的量為：

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，生成0.15mol氫氣得到了0.15mol×2=0.3mol電子；ymol氧化鐵反應(yīng)變成亞鐵離子得到了2ymol電子；xmol鐵失去2xmol電子，根據(jù)電荷守恒可得：②2y+0.3=2x，根據(jù)①②組成方程組解得：

x=0.2mol y=0.05

，
所以混合物中鐵的質(zhì)量為：56g/mol×0.2mol=11.2g；氧化鐵的質(zhì)量為：160g/nol×0.05mol=8g，
故答案為：Fe 11.2g，F(xiàn)e₂O₃ 8g；
（2）鐵、氧化鐵和硫酸完全反應(yīng)后生成FeSO₄，根據(jù)原子守恒，鐵和氧化鐵消耗的硫酸的物質(zhì)的量為：n（H₂SO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=0.2mol+0.05mol×2=0.3mol，消耗的硫酸的濃度為：c（H₂SO₄）=

0.3mol

0.25L

=1.2mol/L，剩余的硫酸的濃度為：c（H₂SO₄）=

1

2

×c（H⁺）=0.8mol/L，故所加稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為：1.2mol/L+0.8mol/L=2mol/L，
故答案為：2 mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了有關(guān)混合物的計(jì)算，題目難度中等，明確反應(yīng)實(shí)質(zhì)、反應(yīng)的先后順序是解題關(guān)鍵，注意質(zhì)量守恒、原子守恒在計(jì)算出中應(yīng)用方法．