Question

4．將7.2gFe和Fe₂O₃的混合物溶于120mL的鹽酸，剛好完全反應，生成的H₂體積為2.016L，若向反應后的溶液中滴加KSCN溶液無血紅色出現，且溶液體積不變，試求：
（1）原混合物中Fe₂O₃和Fe的質量分別為多少？
（2）原鹽酸的物質的量濃度．

Answer 1

分析 混合物與鹽酸恰好完全反應，所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現，說明溶液中的溶質為FeCl₂，發生反應：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，設原混合物中Fe和Fe₂O₃的物質的量分別為xmol、ymol，表示出與HCl反應的Fe的物質的量，結合氫氣的體積與二者質量之和列方程計算，再根據m=nM計算Fe和Fe₂O₃的質量，根據氯離子守恒參與反應的n（HCl）=2n（FeCl₂），根據Fe元素守恒可知n（FeCl₂）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃），再根據c=$\frac{n}{V}$計算HCl的物質的量濃度．

解答 解：（1）生成氫氣物質的量為：$\frac{2.016L}{22.4L/mol}$=0.09mol，
設原混合物中Fe和Fe₂O₃的物質的量分別為x、y，則：
Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O  
ymol     2ymol        
  Fe+2 Fe³⁺=3Fe²⁺  
ymol  2ymol           
   Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑
（x-y）mol  （x-y）mol
根據題意，得方程：x-y=0.09mol 
56x+160y=7.2g   
聯立方程，解得x=0.1mol，y=0.01mol
故m（Fe）=0.1 mol×56 g•mol^-1=5.6g
m（Fe₂O₃）=0.01 mol×160 g•mol^-1=1.6 g
答：原混合物中Fe₂O₃和Fe的質量分別為1.6g和5.6 g；
（2）參與反應的n（HCl）=2n（FeCl₂）=2[n（Fe）+2n（Fe₂O₃）]=2×[0.1mol+2×0.01mol]=0.24 mol
c（HCl）=$\frac{0.24mol}{0.12L}$=2.0 mol/L
答：原鹽酸的物質的量濃度為：1.0 mol/L．

點評 本題考查混合物計算、根據反應方程式進行的計算，難度中等，明確溶液中發生的化學反應是解答本題的關鍵，注意（2）中利用原子守恒等來解答．