Question

将两份等质量的铁粉，分别放入各100mL等物质的量浓度的稀盐酸和稀硫酸，充分反应后，生成氢气的体积比为3：4，若将铁粉与硫酸反应后的溶液稀释到200mL，测得溶液的pH=1，求：
（1）盐酸的物质的量浓度；
（2）标准状况下，铁与稀硫酸产生的氢气的体积．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：将两份等质量的铁粉，分别放入各100mL等物质的量浓度的稀盐酸和稀硫酸，若酸都足量，则生成氢气的体积相等，若酸都不足量，由于n（HCl）=n（H₂SO₄），结合反应：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知生成氢气体积之比为1：2，而实际两反应得到氢气体积之比为3：4，且将铁粉与硫酸反应后的溶液稀释到200mL，测得溶液的pH=1，说明HCl不足，而硫酸过量，
（1）令盐酸、硫酸的浓度为cmol/L，表示出n（HCl）、n（H₂SO₄），进而表示各自生成氢气的物质的量，结合二者生成氢气的体积之比列方程计算
（2）结合（1）的计算数据计算氢气的物质的量，再根据V=nV_m计算氢气的体积．

解答： 解：将两份等质量的铁粉，分别放入各100mL等物质的量浓度的稀盐酸和稀硫酸，若酸都足量，则生成氢气的体积相等，若酸都不足量，由于n（HCl）=n（H₂SO₄），结合反应：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知生成氢气体积之比为1：2，而实际两反应得到氢气体积之比为3：4，且将铁粉与硫酸反应后的溶液稀释到200mL，测得溶液的pH=1，说明HCl不足，而硫酸过量，
（1）令盐酸、硫酸的浓度为cmol/L，则n（HCl）=n（H₂SO₄）=0.1L×cmol/L=0.1c mol，
由Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑可知，盐酸完全反应生成氢气为0.1cmol×

1

2

=0.05c mol，
若将铁粉与硫酸反应后的溶液稀释到200mL，测得溶液的pH=1，则n_反应（H₂SO₄）=0.1c mol-

1

2

×0.2L××0.1mol/L=（0.1c-0.01）mol，由Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知硫酸反应生成氢气为（0.1c-0.01）mol，
充分反应后，生成氢气的体积比为3：4，则0.05c mol：（0.1c-0.01）mol=3：4，解得c=0.3，
答：盐酸的物质的量浓度为0.3mol/L．
（2）Fe与硫酸反应生成氢气的物质的量=（0.1c-0.01）mol=（0.1×0.3-0.01）mol=0.02mol，故标况下，生成氢气的体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，
答：铁与硫酸反应生成氢气的体积为0.448L．

点评：本题考化学方程式的有关计算，题目难度中等，注意根据反应的气体的体积关系判断过量问题是解答的关键．