Question

10．鐵粉和氧化鐵粉末的混合物共48.8g，加入到700mL的稀硫酸中，恰好完全反應，得到氣體在標準狀況下的體積是2.24L，向反應后的溶液中滴人NH₄SCN溶液，攪拌均勻，溶液未見紅色．求：
（1）混合物中鐵粉的質量．   
（2）原稀硫酸的物質的量濃度．

Answer 1

分析 鐵粉和氧化鐵的混合物與稀硫酸恰好完全反應，當固體粉末完全溶解時，收集到標準狀況下2.24L氫氣的物質的量為n（H₂）═$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，當向溶液中滴幾滴NH₄SCN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知，生成0.1mol氫氣需要鐵的物質的量為0.1mol，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解答，
（1）根據m=nM計算混合物中鐵的質量；
（2）根據原子守恒得n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃），再根據c=$\frac{n}{V}$計算．

解答 解：鐵粉和氧化鐵的混合物與稀硫酸恰好完全反應，當固體粉末完全溶解時，收集到標準狀況下2.24L氫氣的物質的量為n（H₂）═$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，當向溶液中滴幾滴NH₄SCN溶液時，溶液不顯紅色，說明最終得到硫酸亞鐵，
將鐵通入稀硫酸中發生的離子反應為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，根據鐵和稀硫酸反應方程式知，生成0.1mol氫氣需要鐵的物質的量為0.1mol，
設鐵的物質的量為xmol，氧化鐵的物質的量為ymol，根據轉移電子守恒及質量守恒，可得：56x+160y=48.8、2（x-0.1）=2y（3-2），解得：x=0.3、y=0.2，
（1）混合物中鐵粉的質量為：m（Fe）=0.3mol×56g/mol=16.8g，
答：混合物中鐵的質量為16.8g．
（2）根據原子守恒得n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=0.3mol+0.2mol×2=0.7mol，
所以原硫酸的物質的量濃度為：$\frac{0.7mol}{0.7L}$=1mol/L，
答：所加硫酸的物質的量濃度是1mol/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，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．