Question

20．將Fe和Fe₂O₃的混合物15g 加入到150mL稀H₂SO₄中，反應停止后，共放出H₂1.68L （標準狀況），F(xiàn)e和Fe₂O₃均無剩余，溶液中c（H⁺）=1.0mo l/L，且無Fe³⁺存在．請計算（不考慮溶液體積變化）：
（1）原混合物中Fe的質量？
（2）稀H₂SO₄中溶質的物質的量濃度？

Answer 1

分析 （1）鐵和氧化鐵均無剩余，且溶液中無Fe³⁺存在，反應生成FeSO₄，設Fe、氧化鐵的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質量及電子轉移守恒列方程計算解答；
（2）鐵和氧化鐵與硫酸反應后溶液中溶質為FeSO₄、H₂SO₄，根據(jù)硫酸根守恒，則n消耗（H₂SO₄）=n（FeSO₄），據(jù)此計算出原硫酸溶液中硫酸的物質的量，進而計算硫酸的物質的量濃度．

解答 解：（1）鐵和氧化鐵與硫酸反應均無剩余，且溶液中無Fe³⁺存在，反應生成FeSO₄，生成氫氣為$\frac{1.68}{22.4}$=0.075mol，
設Fe、氧化鐵的物質的量分別為xmol、ymol，則：
根據(jù)二者質量，可得：56x+160y=15
根據(jù)電子轉移守恒，可得：2x=2y+0.075×2
聯(lián)立方程，解得x=0.125 y=0.05
故m（Fe）=0.125mol×56g/mol=7g
答：混合物中鐵為7g．
（2）鐵和氧化鐵與硫酸反應后溶液中溶質為FeSO₄、H₂SO₄
根據(jù)鐵元素守恒，則n（FeSO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=0.125+0.05×2=0.225mol
根據(jù)硫酸根守恒，則n消耗（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=0.225mol
n剩余（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（H⁺）=2c（H⁺）V=$\frac{1}{2}$×1.0mo l/L×0.15L=0.075mol
n（H₂SO₄）=n消耗（H₂SO₄）+n剩余（H₂SO₄）=0.225+0.075=0.3mol
c（H₂SO₄）=$\frac{0.3mol}{0.15L}$=2mol/L
答：稀H₂SO₄的物質的量濃度為2mol/L．

點評 本題考查混合物計算，清楚發(fā)生的反應是解題關鍵，注意利用守恒思想計算，側重考查學生分析思維能力的考查，難度中等．