Question

6．將一定質量的鐵投入20mL濃硫酸中，加熱充分反應后固體有剩余并收集氣體4.48L（標準狀況），質量為6.6g；則
（1）參加反應的鐵的質量為11.2g．
（2）硫酸溶液的物質的量濃度為15mol/L．

Answer 1

分析 反應后固體有剩余，加熱發生Fe+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄+2H₂O+SO₂↑，n（氣體）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，若氣體為二氧化硫其質量為0.2mol×64g/mol=12.8g＞6.6g，則還發生Fe+H₂SO₄（稀）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄+H₂↑，結合物質的量關系及質量關系計算．

解答 解：反應后固體有剩余，加熱發生Fe+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄+2H₂O+SO₂↑，n（氣體）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，若氣體為二氧化硫其質量為0.2mol×64g/mol=12.8g＞6.6g，則還發生Fe+H₂SO₄（稀）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄+H₂↑，
設二氧化硫、氫氣的物質的量分別為x、y，則
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.2}\\{64x+2y=6.6}\end{array}\right.$
解得x=0.1mol，y=0.1mol，
（1）由反應可知，n（Fe）=n（SO₂）+n（H₂）=0.2mol，其質量為0.2mol×56g/mol=11.2 g，故答案為：11.2 g；　
（2）由反應可知，n（H₂SO₄）=2n（SO₂）+n（H₂）=0.3mol，則硫酸溶液的物質的量濃度為$\frac{0.3mol}{0.02L}$=15 mol/L，故答案為：15 mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握發生的反應及物質的、質量關系為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度不大．