Question

含有SiO₂雜質(zhì)的赤鐵礦（主要成分Fe₂O₃）粉末10g和50mL H₂SO₄溶液充分反應(yīng)后，再加入5.04g鐵粉，這時(shí)能產(chǎn)生氫氣448mL（標(biāo)況），反應(yīng)后余鐵粉1.12g．求：
（1）赤鐵礦中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

解：（1）反應(yīng)的溶液中加入鐵粉，生成氫氣，說(shuō)明赤鐵礦與硫酸反應(yīng)后硫酸有剩余，生成氫氣的物質(zhì)的量==0.02mol，則：
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
0.02mol 0.02mol 0.02mol
與鐵離子反應(yīng)的鐵粉的物質(zhì)的量=-0.02mol=0.05mol，則：
2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
0.1mol 0.05mol
根據(jù)鐵元素守恒可知，赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量=0.1mol×56g/mol=5.6g，
故赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=56%，
答：赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%．
（2）反應(yīng)后的溶液為硫酸亞鐵溶液，根據(jù)鐵原子守恒可知n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）+n_{反應(yīng)}（Fe）=0.1mol+=0.17mol，根據(jù)電荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺）=0.17mol，
故原硫酸溶液物質(zhì)的量濃度==3.4mol/L，
答：原硫酸溶液物質(zhì)的量濃度為3.4mol/L．
分析：（1）反應(yīng)的溶液中加入鐵粉，生成氫氣，說(shuō)明赤鐵礦與硫酸反應(yīng)后硫酸有剩余，根據(jù)氫氣的體積計(jì)算剩余硫酸的物質(zhì)的量、與剩余硫酸反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算與鐵離子反應(yīng)的Fe粉的物質(zhì)的量，根據(jù)Fe與鐵離子反應(yīng)方程式計(jì)算溶液中n（Fe³⁺），根據(jù)鐵元素守恒結(jié)合m=nM計(jì)算赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算；
（2）反應(yīng)后的溶液為硫酸亞鐵溶液，根據(jù)鐵原子守恒可知n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）=Fe₂O₃）+n_{反應(yīng)}（Fe），根據(jù)電荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺），再根據(jù)c=計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，難度中等，清楚發(fā)生的反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，注意（2）中根據(jù)守恒思想進(jìn)行的計(jì)算，可以根據(jù)方程式直接計(jì)算．