Question

19．將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，充分反應后收集到4.48L H₂（標準狀況），所得溶液中加入KSCN溶液不出現血紅色．求：
（1）原混合物中Fe和Fe₂O₃各多少克？
（2）若反應的溶液的體積為200mL，則生成的溶質的物質的量濃度為多少？

Answer 1

分析 （1）將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，收集到標況下4.48L H₂，當向溶液中滴幾滴KSCN溶液時，溶液不顯紅色，說明最終得到硫酸亞鐵，發生反應為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，根據鐵和稀硫酸反應方程式可知生成氫氣消耗鐵的物質的量，設鐵的物質的量為x，氧化鐵的物質的量為y，根據轉移電子守恒及二者質量列方程計算原混合物中Fe和Fe₂O₃的質量；
（2）反應后溶液中的溶質為硫酸亞鐵，根據Fe元素守恒可知硫酸亞鐵的物質的量，然后根據c=$\frac{n}{V}$計算出生成的溶質的物質的量濃度．

解答 解：（1）將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，收集到標況下4.48L H₂，當向溶液中滴幾滴KSCN溶液時，溶液不顯紅色，說明最終得到硫酸亞鐵，發生反應為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
生成氫氣的物質的量為：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，根據反應Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑可知生成0.2mol氫氣消耗Fe的物質的量為0.2mol，
設鐵的物質的量為x，氧化鐵的物質的量為y，
根據原混合物總質量可得：①56x+160y=54.4g，根據電子守恒可得：②2（x-0.2）=2y（3-2），
聯立①②解得：x=0.4mol、y=0.2mol，
原混合物中Fe和Fe₂O₃的質量分別為：m（Fe）=56g/mol×0.4mol=22.4g，m（Fe₂O₃）=160g/mol×0.2mol=32g，
答：原混合物中Fe和Fe₂O₃的質量分別為22.4g、32g；
（2）反應后最終得到的為硫酸亞鐵溶液，根據Fe元素守恒可知硫酸亞鐵的物質的量為：0.4mol+0.2mol×2=0.8mol，
所以生成的溶質的物質的量濃度為：c=$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，
答：生成的溶質的物質的量濃度為4mol/L．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發生反應的實質為解答關鍵，注意根據守恒思想進行計算，試題培養了學生的化學計算能力．