Question

（10分）将54.4 g铁粉和氧化铁的混合物中加入200 mL的稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气4.48 L（标准状况）．反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，求：⑴．混合物铁和氧化铁各是多少克？⑵．原稀硫酸物质的量浓度？⑶．反应后得到FeSO₄的物质的量是多少？

Answer 1

⑴．设铁粉的物质的量为x，氧化铁的物质的量为y。
据：Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑和Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋可以得到：
x－y＝0.2 mol
56x＋160y＝54.4 g   解得：x＝0.4mol，y＝0.2mol 。
所以铁的质量为22.4g，氧化铁的质量为32g。
⑵．反应中共生成FeSO₄ 0.8mol，所以消耗H₂SO₄的物质的量为0.8mol，稀硫酸的浓度为0.8mol/0.2L＝4.0mol/L。
⑶．根据铁元素的物质的量守恒，反应后FeSO₄的物质的量为0.8mol。

试题分析：
由题意可知：（1）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、（2）Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋、（3）Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑，要满足题意，铁粉一部分和三价铁离子反应，一部分和硫酸反应；所以设铁粉的物质的量为x，质量为56x，氧化铁的物质的量为y,其质量为160y，得到第一个方程程式：56x+160y=54.4g,由方程式（2）可知，与硫酸反应的铁粉的物质的量为x-y,同时由生成的H₂标况下的体为22.4L可知，x-y="22.4L/22.4L·mol=0.2mol;" 两个方程式联立即可求得x＝0.4mol，y＝0.2mol ；所以铁的质量为22.4g，氧化铁的质量为32g。
（2）由题意和方程式（2）（3）可知，溶液最终为FeSO₄，所以亚铁离子的物质的量等于硫酸根离子的物质的量；反应中共生成FeSO₄ 0.8mol，所以消耗H₂SO₄的物质的量为0.8mol，稀硫酸的浓度为0.8mol/0.2L＝4.0mol/L。
⑶．根据铁元素的物质的量守恒，反应后FeSO₄的物质的量为0.8mol。