Question

在铁和氧化铁的混合物15 g中加入150 mL稀H₂SO₄放出氢气1.68 L(标准状况下)。当反应停止后，铁与氧化铁均无剩余，且溶液中没有Fe^3＋存在。为了中和过量H₂SO₄，并使Fe^2＋完全转化为Fe(OH)₂沉淀，共耗用3 mol·L^－1NaOH溶液200 mL。

(1)写出溶液中反应的化学方程式：

_____________________________________________________；

_____________________________________________________；

_____________________________________________________。

(2)混合物中铁的质量为________，氧化铁的质量为________。

(3)稀H₂SO₄的物质的量浓度为________。

Answer 1

解析　(1)在溶液中发生的反应有Fe＋H₂SO₄===FeSO₄＋H₂↑、Fe₂O₃＋3H₂SO₄===Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O、Fe＋Fe₂(SO₄)₃===3FeSO₄。

(2)设铁和氧化铁的物质的量分别为x和y，则

x×56 g·mol^－1＋y×160 g·mol^－1＝15 g①

由得失电子守恒得，

x×2＝y×2＋×2②

解得：x＝0.125 mol，y＝0.05 mol，

即m(Fe)＝0.125 mol×56 g·mol^－1＝7 g，

m(Fe₂O₃)＝0.05 mol×160 g·mol^－1＝8 g。

(3)在铁和氧化铁的混合物中加入稀H₂SO₄反应停止后，溶液中的溶质主要是H₂SO₄和FeSO₄。

由电荷守恒知，硫酸中的硫酸根离子最后完全转化为Na₂SO₄。

n(H₂SO₄)＝1/2×3 mol·L^－1×0.2 L＝0.3 mol

c(H₂SO₄)＝0.3 mol/0.15 L＝2 mol·L^－1。

答案　(1)Fe＋H₂SO₄===FeSO₄＋H₂↑　Fe₂O₃＋3H₂SO₄===Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O　Fe＋Fe₂(SO₄)₃===3FeSO₄

(2)7 g　8 g

(3)2 mol·L^－1