Question

将23.2g磁性氧化铁溶于500ml 2mol/L的盐酸中，再加入8.4g的铁单质，计算：
（1）若溶液仍为500mL，分别计算氧化物与盐酸反应后的溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺的物质的量浓度；
（2）产生氢气的体积（标况）．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：

分析：（1）发生反应：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O，根据方程式计算参加反应HCl的物质的量，进而计算剩余HCl物质的量，计算生成FeCl₂、FeCl₃的物质的量，再根据c=

n

V

计算溶液中Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺的物质的量浓度；
（2）加入铁粉，首先发生反应：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，计算参加反应Fe物质的量，进而计算剩余的Fe，然后发生反应：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，根据方程式计算氢气的物质的量，进而计算氢气的体积．

解答： 解：（1）23.2g磁性氧化铁的物质的量为

23.2g

232g/mol

=0.1mol，n（HCl）=0.5L×2mol/L=1mol，
  Fe₃O₄+8  HCl=FeCl₂+2  FeCl₃+4H₂O
0.1mol 0.8mol  0.1mol  0.2mol
故剩余HCl为1mol-0.8mol=0.2mol
则反应后溶液中：c（Fe²⁺）=

0.1mol

0.5L

=0.2mol/L
c（Fe³⁺）=

0.2mol

0.5L

=0.4mol/L
c（H⁺）=

0.2mol

0.5L

=0.4mol/L
答：溶液中Fe²⁺为0.2mol/L，Fe³⁺为0.4mol/L，H⁺的物质的量浓度为0.4mol/L．
（2）8.4gFe的物质的量为

8.4g

56g/mol

=0.15mol，
2  Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
0.2mol  0.1mol
故剩余Fe物质的量为0.15mol-0.1mol=0.05mol，
由Fe+2 H⁺═Fe²⁺+H₂↑，可知0.05molFe完全反应消耗氢离子为0.05mol×2=0.1mol＜0.2mol，故氢离子有剩余，由方程式可知生成氢气为0.05mol，标况下氢气的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
答：生成氢气的体积为1.12L．

点评：本题考查化学方程式计算、混合物计算，明确发生的反应是关键，反应中氯离子不变，可以利用电荷守恒计算氢离子浓度，可以利用电子转移守恒计算生成氢气．