Question

有Fe和Fe₂O₃的混合物溶于500ml的稀硝酸中，放出NO22.4L（标况下）并余5.44g Fe，向反应后的溶液中通入20.16LCl₂（标况），恰好能使溶液中的Fe²⁺全部氧化．求：
（1）稀硝酸的物质的量浓度；9.2mol/L    
（2）混合物中Fe的质量分数．85.6%

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）Fe和Fe₂O₃的混合物与硝酸反应，有Fe剩余，说明硝酸完全反应，且生成Fe（NO₃）₂，通入氯气恰好能使溶液中的Fe²⁺全部氧化，根据电子转移守恒计算n[Fe（NO₃）₂]，根据N原子守恒有n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+n（NO），再根据c=

n

V

计算；
（2）令参加反应的Fe和Fe₂O₃的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒可知，Fe提供的电子等于硝酸根、铁离子获得的电子．最终生成Fe（NO₃）₂，根据铁原子守恒可知，n（参加反应Fe原子）=n[Fe（NO₃）₂]，据此列方程计算，进而计算混合物中Fe的质量分数．

解答： 解：（1）Fe和Fe₂O₃的混合物与硝酸反应，有Fe剩余，说明硝酸完全反应，且生成Fe（NO₃）₂，通入氯气恰好能使溶液中的Fe²⁺全部氧化，根据电子转移守恒可知，n[Fe（NO₃）₂]=2n（Cl₂）=2×

20.16L

22.4L/mol

=1.8mol，根据N原子守恒有n（HNO₃）=2n[Fe（NO₃）₂]+n（NO）=1.8mol×2+

22.4L

22.4L/mol

=4.6mol，故稀硝酸的物质的量浓度=

4.6mol

0.5L

=9.2mol/L，
答：稀硝酸的物质的量浓度为9.2mol/L．
（2）令参加反应的Fe和Fe₂O₃的物质的量分别为xmol、ymol，生成NO为

22.4L

22.4L/mol

=1mol，根据电子转移守恒可知，Fe提供的电子等于硝酸根、铁离子获得的电子，则有2x=2y+1×（5-2），最终生成Fe（NO₃）₂，根据铁原子守恒可知：x+2y=1.8，联立方程解得，x=1.6、y=0.1，
故混合物中Fe的质量为1.6mol×56g/mol+5.44g=95.04g，氧化铁的质量为0.1mol×160g/mol=16g，
故混合物中Fe的质量分数=

95.04g

95.04g+16g

×100%=85.6%，
答：混合物中Fe的质量分数为85.6%．

点评：本题考查混合物的有关计算，题目涉及的反应过程比较复杂，利用过程法比较复杂，注意根据判断产物利用守恒思想解答．