Question

鐵是一種典型的過渡金屬，鐵和鐵的化合物在生產和生活中有廣泛的應用．
完成下列計算：
（1）將11.802g鋼樣粉末（只含鐵和碳）于高溫下置于足量的純氧中充分反應，冷卻后得到16.240g磁性氧化鐵．
①鋼樣中含鐵

 

g．
②生成的CO₂在標準狀況下體積為

 

mL．
（2）向10mL氯化鐵溶液（含鹽酸0.001mol）中加入16.8g 5%的燒堿溶液（足量），充分反應后過濾．洗滌沉淀，將洗滌液與濾液合并后稀釋至250mL．取25mL稀釋液，用0.100mol/L鹽酸滴定，終點時消耗鹽酸的體積15.50mL．計算原溶液中Fe³⁺的物質的量濃度．
（3）鐵銹的主要成分實為羥基氧化鐵[化學式FeO（OH）]．將一塊帶銹鐵片放入700mL pH=0的稀硝酸中充分反應，收集到標準狀況下NO氣體3.584L，最終剩余2.020g鐵．求：
①反應后溶液中溶質的成分與物質的量．
②原帶銹鐵片中鐵銹的質量分數．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）①根據關系式3Fe～Fe₃O₄計算樣品中Fe的質量；
②根據Fe元素質量計算C元素質量，根據n=

m

M

計算n（C），再根據原子守恒計算n（CO₂），根據V=nVm計算二氧化碳體積；
（2）取稀釋后溶液25mL，進行中和滴定消耗15.5mL鹽酸，此時溶液中溶質為NaCl，計算中和250mL稀釋液需要n（HCl），根據鈉離子守恒計算中和250mL溶液后溶液中n（NaCl），再根據氯離子守恒計算n（FeCl₃），進而計算其物質的量濃度；
（3）①反應后Fe剩余，故硝酸完全反應，生成硝酸亞鐵，根據N元素守恒計算硝酸亞鐵物質的量；
②令FeO（OH）為xmol、參加反應的Fe為ymol，反應得到硝酸亞鐵與NO，根據Fe元素守恒及轉移電子守恒列方程計算，再根據m=nM計算FeO（OH）的質量、參加反應的Fe質量，進而計算鐵片中鐵銹的質量分數．

解答： 解：（1）①設鋼樣中含鐵質量為m g，則：
3Fe～Fe₃O₄
168   232     
m g   16.24g
故168：232=mg：16.24g，解得m=11.76
故答案為：11.76；
②C元素質量=11.802g-11.76g=0.042g，n（C）=

0.042g

12g/mol

=0.0035mol，根據原子守恒n（CO₂）=0.0035mol，故二氧化碳體積=0.0035mol×22.4L/mol=0.0784L=78.4mL，
故答案為：78.4；
（2）取稀釋后溶液25mL，進行中和滴定消耗15.5mL鹽酸，此時溶液中溶質為NaCl，中和250mL稀釋液需要n（HCl）=0.100mol/L×0.0155L×

250

25

=0.0155mol，16.8g 5%的燒堿溶液中n（NaOH）=

16.8g×5%

40g/mol

=0.021mol，根據鈉離子守恒，250mL溶液用鹽酸滴定后溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.021mol，再根據氯離子守恒：3n（FeCl₃）+0.001mol+0.0155mol=0.021mol，解得n（FeCl₃）=0.0015mol，故原溶液中Fe³⁺的物質的量濃度=

0.0015mol

0.01L

=0.15mol/L，
答：原溶液中Fe³⁺的物質的量濃度為0.15mol/L．
（3）①反應后Fe剩余，故硝酸完全反應，生成硝酸亞鐵，3.584L NO的物質的量=

3.584L

22.4L/mol

=0.16mol，700mL pH=0的稀硝酸中n（HNO₃）=0.7L×1mol/L=0.7mol，根據N元素守恒，生成硝酸亞鐵物質的量=

0.7mol-0.16mol

2

=0.27mol，
答：反應后溶液中溶質為硝酸亞鐵，其物質的量為0.27mol；
②令FeO（OH）為xmol、參加反應的Fe為ymol，反應得到硝酸亞鐵與NO，根據Fe元素守恒及轉移電子守恒：

x+y=0.27 x+0.16×3=2y

，解得x=0.02 y=0.25
故原帶銹鐵片中鐵銹的質量分數=

0.02mol×89g/mol

0.02mol×89g/mol+0.25mol×56g/mol+2.02g

×100%=10%，
答：原帶銹鐵片中鐵銹的質量分數為10%．

點評：本題考查混合物計算，題目計算量較大，過程復雜，為易錯題目，側重考查學生分析解決問題能力，明確反應過程是關鍵，注意利用守恒思想計算，難度較大．