Question

用带铁锈的铁片与硫酸反应制取绿矾。试验时用98%(r=1.84g×cm^-3)的浓H₂SO₄ 100mL与400mL水混合制成密度为1.235g×cm^-3的稀H₂SO₄。用足量所配制的稀H₂SO₄与21.5g上述带铁锈的铁片反应，于大气压为756mm Hg，温度为20℃的条件下，收集到经过干燥的H₂ 8.74L，试计算：

（1）铁片中铁锈（按Fe₂O₃计算）和铁的质量分数。

（2）与21.5g铁片反应，最少需用稀释后的H₂SO₄溶液多少毫升？

 

Answer 1

答案：
解析：

解：（1）根据克拉珀龙方程，计算生成H2的物质的量 由pV=nRT 得 =0.362mol 由反应：Fe+H2SO4（稀）══FeSO4+H2↑    ① 可知，产生0.362mol H2需反应掉0.362mol Fe和0.362mol H2SO4 ∴ 消耗Fe的质量为：m(Fe)´56g×mol-1´0.362mol=20.3g 在溶液里同时进行的反应： FeO3+3H2SO4══Fe2(SO4)3+3H2O    ② Fe+Fe2(SO4)3══3FeSO4    ③ 由②和③可推出相关量：FeO3～Fe2(SO4)3～Fe 铁片剩余的质量为：21.5g-20.3g=1.2g其中Fe和Fe2O3的物质的量之比为1∶1 ∵ m( )= 与Fe2(SO4)3反应时消耗的Fe为 m(Fe)= m(Fe总)=20.3g+0.31g=20.61g w()= w(Fe)= （2）求消耗H2SO4的量，由①和②可得出产生H2及Fe2O3与H2SO4作用，消耗H2SO4的质量为： m( )= 设稀释后H2SO4的质量分数为x% 100mL´1.84g×mL-1´ =(100mL´1.84g×mL-1+400mL´1g×mL-1)´ 解之得x=30.9 设至少需稀释后H2SO4的体积为V V´1.235g×mL-1´30.9%=37.1g 解之得V=97.2mL 答：（1）铁片中锈和铁的质量分数分别为4.1%和95.9%。 （2）与21.5g铁片反应最少需用稀硫酸97.2mL。