Question

【題目】在鐵和氧化鐵的混合物 15 g 中加入150 mL 稀 H2SO4 放出氫氣 1.68 L(標準狀況下)。當反應停止后，鐵與氧化鐵均無剩余，且溶液中沒有 Fe 3＋存在。為了中和過量 H2SO4，并使 Fe 2＋ 完全轉化為 Fe(OH) 2沉淀，共耗用 3 mol·L－1 NaOH 溶液 200 mL。

(1) 寫出溶液中反應的化學方程式：___________________；_____________________；______________________。

(2) 混合物中鐵的質量為________，氧化鐵的質量為________。

(3) 稀 H 2 SO 4的物質的量濃度為________。

Answer 1

【答案】(1)Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑(2分)

Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O(2分)

Fe＋Fe2(SO4)3=3FeSO4(2分)

(2)7g(1分)8g(1分)(3)2mol·L－1(2分)

【解析】

試題分析：(1)鐵和氧化鐵均能溶解于稀硫酸，且生成的硫酸鐵也能氧化鐵，最終生成硫酸亞鐵，發生反應的化學方程式分別為：Fe＋H 2 SO 4 =FeSO 4 ＋H 2 ↑、Fe2O3＋3H 2 SO 4 =Fe 2 (SO 4 ) 3＋3H 2 O、Fe＋Fe2 (SO4)3 =3FeSO 4；

(2)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1.68L÷22.4L/mol=0.075mol，

設Fe、氧化鐵的物質的量分別為xmol、ymol，則：

根據二者質量，可得：56x+160y=15

根據電子轉移守恒，可得：2x=2y+0.075×2

聯立方程，解得x=0.125 y=0.05

故m(Fe)=0.125mol×56g/mol=7g，m(Fe2O3)=0.05mol×160g/mol=8g；

(3)鐵和氧化鐵與硫酸反應后溶液中溶質為FeSO4、H2SO4，加入NaOH溶液使鐵完全轉化成Fe(OH)2，產生反應后的溶液溶質只有Na2SO4，根據硫酸根守恒，則n(H2SO4)=n(Na2SO4)，根據鈉離子守恒，則n(Na2SO4)=1/2n(NaOH)=1/2×3mol/L×0.2L=0.3mol，c(H2SO4)=0.3mol÷0.15L=2mol/L。