Question

铁是一种典型的过渡金属，铁和铁的化合物在生产和生活中有广泛的应用．
完成下列计算：
（1）将11.802g钢样粉末（只含铁和碳）于高温下置于足量的纯氧中充分反应，冷却后得到16.240g磁性氧化铁．
①钢样中含铁

 

g．
②生成的CO₂在标准状况下体积为

 

mL．
（2）向10mL氯化铁溶液（含盐酸0.001mol）中加入16.8g 5%的烧碱溶液（足量），充分反应后过滤．洗涤沉淀，将洗涤液与滤液合并后稀释至250mL．取25mL稀释液，用0.100mol/L盐酸滴定，终点时消耗盐酸的体积15.50mL．计算原溶液中Fe³⁺的物质的量浓度．
（3）铁锈的主要成分实为羟基氧化铁[化学式FeO（OH）]．将一块带锈铁片放入700mL pH=0的稀硝酸中充分反应，收集到标准状况下NO气体3.584L，最终剩余2.020g铁．求：
①反应后溶液中溶质的成分与物质的量．
②原带锈铁片中铁锈的质量分数．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）①根据关系式3Fe～Fe₃O₄计算样品中Fe的质量；
②根据Fe元素质量计算C元素质量，根据n=

m

M

计算n（C），再根据原子守恒计算n（CO₂），根据V=nVm计算二氧化碳体积；
（2）取稀释后溶液25mL，进行中和滴定消耗15.5mL盐酸，此时溶液中溶质为NaCl，计算中和250mL稀释液需要n（HCl），根据钠离子守恒计算中和250mL溶液后溶液中n（NaCl），再根据氯离子守恒计算n（FeCl₃），进而计算其物质的量浓度；
（3）①反应后Fe剩余，故硝酸完全反应，生成硝酸亚铁，根据N元素守恒计算硝酸亚铁物质的量；
②令FeO（OH）为xmol、参加反应的Fe为ymol，反应得到硝酸亚铁与NO，根据Fe元素守恒及转移电子守恒列方程计算，再根据m=nM计算FeO（OH）的质量、参加反应的Fe质量，进而计算铁片中铁锈的质量分数．

解答： 解：（1）①设钢样中含铁质量为m g，则：
3Fe～Fe₃O₄
168   232     
m g   16.24g
故168：232=mg：16.24g，解得m=11.76
故答案为：11.76；
②C元素质量=11.802g-11.76g=0.042g，n（C）=

0.042g

12g/mol

=0.0035mol，根据原子守恒n（CO₂）=0.0035mol，故二氧化碳体积=0.0035mol×22.4L/mol=0.0784L=78.4mL，
故答案为：78.4；
（2）取稀释后溶液25mL，进行中和滴定消耗15.5mL盐酸，此时溶液中溶质为NaCl，中和250mL稀释液需要n（HCl）=0.100mol/L×0.0155L×

250

25

=0.0155mol，16.8g 5%的烧碱溶液中n（NaOH）=

16.8g×5%

40g/mol

=0.021mol，根据钠离子守恒，250mL溶液用盐酸滴定后溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.021mol，再根据氯离子守恒：3n（FeCl₃）+0.001mol+0.0155mol=0.021mol，解得n（FeCl₃）=0.0015mol，故原溶液中Fe³⁺的物质的量浓度=

0.0015mol

0.01L

=0.15mol/L，
答：原溶液中Fe³⁺的物质的量浓度为0.15mol/L．
（3）①反应后Fe剩余，故硝酸完全反应，生成硝酸亚铁，3.584L NO的物质的量=

3.584L

22.4L/mol

=0.16mol，700mL pH=0的稀硝酸中n（HNO₃）=0.7L×1mol/L=0.7mol，根据N元素守恒，生成硝酸亚铁物质的量=

0.7mol-0.16mol

2

=0.27mol，
答：反应后溶液中溶质为硝酸亚铁，其物质的量为0.27mol；
②令FeO（OH）为xmol、参加反应的Fe为ymol，反应得到硝酸亚铁与NO，根据Fe元素守恒及转移电子守恒：

x+y=0.27 x+0.16×3=2y

，解得x=0.02 y=0.25
故原带锈铁片中铁锈的质量分数=

0.02mol×89g/mol

0.02mol×89g/mol+0.25mol×56g/mol+2.02g

×100%=10%，
答：原带锈铁片中铁锈的质量分数为10%．

点评：本题考查混合物计算，题目计算量较大，过程复杂，为易错题目，侧重考查学生分析解决问题能力，明确反应过程是关键，注意利用守恒思想计算，难度较大．