Question

3．在15g鐵和氧化鐵的混合物中加入150mL稀H₂SO₄放出氫氣1.68L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．當(dāng)反應(yīng)停止后，鐵和氧化鐵均無(wú)剩余，且溶液中無(wú)Fe³⁺存在．為了中和過(guò)量H₂SO₄，并使Fe²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂沉淀，共耗用3mol/L NaOH溶液200mL．求：
（1）混合物中鐵的質(zhì)量為7g
（2）稀H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為2mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）鐵和氧化鐵均無(wú)剩余，且溶液中無(wú)Fe³⁺存在，反應(yīng)生成FeSO₄，設(shè)Fe、氧化鐵的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量及電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算解答；
（2）鐵和氧化鐵與硫酸反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO₄、H₂SO₄，加入NaOH使Fe²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂沉淀，產(chǎn)生反應(yīng)后的溶液溶質(zhì)只有Na₂SO₄，根據(jù)硫酸根守恒則n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄），根據(jù)鈉離子守恒則n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），進(jìn)而計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）鐵和氧化鐵與硫酸反應(yīng)均無(wú)剩余，且溶液中無(wú)Fe³⁺存在，反應(yīng)生成FeSO₄，生成氫氣為$\frac{1.68L}{22.4L/mol}$=0.075mol，
設(shè)Fe、氧化鐵的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
根據(jù)二者質(zhì)量，可得：56x+160y=15
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可得：2x=2y+0.075×2
聯(lián)立方程，解得x=0.125，y=0.05
故m（Fe）=0.125mol×56g/mol=7g，
故答案為：7；
（2）鐵和氧化鐵與硫酸反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO₄、H₂SO₄，加入NaOH使Fe²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂沉淀，產(chǎn)生反應(yīng)后的溶液溶質(zhì)只有Na₂SO₄，根據(jù)硫酸根守恒則n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄），根據(jù)鈉離子守恒則n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×3mol/L×0.2L=0.3mol，c（H₂SO₄）=$\frac{0.3mol}{0.15L}$=2mol/L，
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物計(jì)算，清楚發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，注意利用守恒思想計(jì)算，側(cè)重學(xué)生分析計(jì)算能力的考查，難度中等．