Question

3．現有Fe₂O₃和Fe₃O₄組成的混合物W g，將其投入到V mL 5mol/L的鹽酸中，再加入22.4g鐵粉，固體恰好完全溶解，收集到標準狀況下氣體4480mL，向反應后溶液中滴加KSCN溶液，無顏色變化，下列推斷正確的是（　　）

• A． 轉移電子為1.0mol
• B． W可能等于48.8
• C． V可能等于360
• D． 發生的反應均為氧化還原反應

Answer 1

分析 22.4g鐵粉的物質的量為：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，標準狀況下4480mL氫氣的物質的量為：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，生成0.2mol氫氣消耗Fe的物質的量為0.2mol，則反應2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺消耗鐵粉的物質的量為0.2mol，
Fe₃O₄可以看作Fe₂O₃•FeO，則反應關系式有：Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺、Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺、Fe～H₂～Fe²⁺，
固體恰好完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現，反應后溶液中的溶質為FeCl₂，
若氧化物完全為Fe₂O₃時，根據關系式Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺可知氧化鐵的物質的量為0.2mol，固體的質量為：160g/mol×0.2mol=32g；反應生成的亞鐵離子為：0.2mol×3+0.2mol=0.8mol，根據化學式FeCl₂及質量守恒可知VmL該鹽酸中含有氯化氫的物質的量為：n（HCl）=2n（FeCl₂）=0.8mol×2=1.6mol，再根據V=$\frac{n}{c}$計算出鹽酸的體積；
當氧化物完全為Fe₃O₄時，根據反應關系式Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺可知，四氧化三鐵的物質的量為0.2mol，固體的質量為：232g/mol×0.2mol=46.4g；反應生成的亞鐵離子的總物質的量為：0.2mol×4+0.2mol=1mol，根據化學式FeCl₂及質量守恒可知VmL該鹽酸中含有氯化氫的物質的量為：n（HCl）=2n（FeCl₂）=1mol×2=2mol，再根據V=$\frac{n}{c}$計算出鹽酸的體積，根據計算結果進行判斷．

解答 解：固體恰好完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現，反應后溶液中的溶質為，
22.4g鐵粉的物質的量為：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，
標準狀況下4480mL氫氣的物質的量為：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，生成0.2mol氫氣消耗Fe的物質的量為0.2mol，則反應2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺消耗鐵粉的物質的量為0.2mol，
Fe₃O₄可以看作Fe₂O₃•FeO，反應關系式為Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺，Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺，Fe～H₂～Fe²⁺，
若氧化物完全為Fe₂O₃時，根據關系式Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺可知氧化鐵的物質的量為0.2mol，固體的質量為：160g/mol×0.2mol=32g；反應生成的亞鐵離子為：0.2mol×3+0.2mol=0.8mol，根據化學式FeCl₂及質量守恒可知VmL該鹽酸中含有氯化氫的物質的量為：n（HCl）=2n（FeCl₂）=0.8mol×2=1.6mol，鹽酸的體積V=$\frac{1.6mol}{5mol/L}$=0.32L=320mL；
當氧化物完全為Fe₃O₄時，根據反應關系式Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺可知，四氧化三鐵的物質的量為0.2mol，固體的質量為：232g/mol×0.2mol=46.4g；反應生成的亞鐵離子的總物質的量為：0.2mol×4+0.2mol=1mol，根據化學式FeCl₂及質量守恒可知VmL該鹽酸中含有氯化氫的物質的量為：n（HCl）=2n（FeCl₂）=1mol×2=2mol，鹽酸的體積V=$\frac{2mol}{5mol/L}$=0.4L=400mL，
A．參加反應的鐵的物質的量為0.4mol，根據電子守恒，0.4mol鐵完全反應轉移了0.8mol電子，故A錯誤；
B．根據分析可知，混合物完全為氧化鐵是質量最小，最小值為32g，完全為四氧化三鐵是質量最大，最大值為46.4g＜48.8g，所以固體質量不可能為48.8g，故B錯誤；
C．根據計算可知，鹽酸的體積范圍為：320mL＜V＜400mL，所以V可能為360mL，故C正確；
D．氧化鐵、四氧化三鐵與鹽酸的反應不屬于氧化還原反應，故D錯誤；
故選C．

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，注意掌握電子守恒、質量守恒定律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．