Question

3．将铁和氧化铁的混合物27.2g投人100mL某浓度的硫酸溶液中，恰好完全反应．并产生2.24LH₂（标准状况下）．向反应后的溶液中滴人KSCN溶液，溶液不显红色．试计算：
（1）混合物中Fe、Fe₂O₃的物质的量．
（2）所用硫酸溶液的物质的量浓度．

Answer 1

分析 铁粉和氧化铁的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，则最终溶液中溶质为FeSO₄，发生反应：Fe+Fe₂O₃+3H₂SO₄=3FeSO₄+3H₂O、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，计算生成4.48L氢气时消耗Fe、H₂SO₄的物质的量，设原混合物中Fe₂O₃的物质的量为xmol，根据化学方程式表示出与氧化铁反应消耗Fe、H₂SO₄的物质的量，再根据混合物总质量列方程计算．
（1）根据m=nM计算混合物氧化铁和铁的质量，再根据n=$\frac{m}{M}$计算出铁的物质的量；
（2）根据n=$\frac{n}{V}$计算硫酸的物质的量浓度．

解答 解：（1）铁粉和氧化铁的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，则最终溶液中溶质为FeSO₄，
反应生成 H₂的物质的量为：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，则：
    Fe+H₂ SO₄=FeSO₄+H₂↑
0.1mol  0.1mol    0.1mol
设原混合物中Fe₂O₃的物质的量为xmol，则：
   Fe+Fe₂O₃+3H₂SO₄=3FeSO₄+3H₂O
x mol x mol  3x mol
由题意可知：（x+0.1）mol×56g/mol+x mol×160g/mol=27.2g，
解得x=0.1mol，
（1）混合物中m（Fe₂O₃）=0.1 mol×160 g•mol^-1=16g，m（Fe）=27.2g-16g=11.2g，则铁的物质的量为：$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，
答：铁的物质的量为0.2mol，氧化铁的物质的量为0.1mol；
（2）n（H₂SO₄）=（3x+0.1）mol=（3×0.1+0.1）mol=0.4mol，则c（H₂SO₄）=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L
答：原稀硫酸的浓度为4mol/L；

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解题关键，注意根据方程式解答，侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．