Question

將兩份等質(zhì)量的鐵粉，分別放入各100mL等物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸和稀硫酸，充分反應(yīng)后，生成氫氣的體積比為3：4，若將鐵粉與硫酸反應(yīng)后的溶液稀釋到200mL，測得溶液的pH=1，求：
（1）鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（2）標準狀況下，鐵與稀硫酸產(chǎn)生的氫氣的體積．

Answer 1

考點：化學方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：將兩份等質(zhì)量的鐵粉，分別放入各100mL等物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸和稀硫酸，若酸都足量，則生成氫氣的體積相等，若酸都不足量，由于n（HCl）=n（H₂SO₄），結(jié)合反應(yīng)：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知生成氫氣體積之比為1：2，而實際兩反應(yīng)得到氫氣體積之比為3：4，且將鐵粉與硫酸反應(yīng)后的溶液稀釋到200mL，測得溶液的pH=1，說明HCl不足，而硫酸過量，
（1）令鹽酸、硫酸的濃度為cmol/L，表示出n（HCl）、n（H₂SO₄），進而表示各自生成氫氣的物質(zhì)的量，結(jié)合二者生成氫氣的體積之比列方程計算
（2）結(jié)合（1）的計算數(shù)據(jù)計算氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算氫氣的體積．

解答： 解：將兩份等質(zhì)量的鐵粉，分別放入各100mL等物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸和稀硫酸，若酸都足量，則生成氫氣的體積相等，若酸都不足量，由于n（HCl）=n（H₂SO₄），結(jié)合反應(yīng)：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知生成氫氣體積之比為1：2，而實際兩反應(yīng)得到氫氣體積之比為3：4，且將鐵粉與硫酸反應(yīng)后的溶液稀釋到200mL，測得溶液的pH=1，說明HCl不足，而硫酸過量，
（1）令鹽酸、硫酸的濃度為cmol/L，則n（HCl）=n（H₂SO₄）=0.1L×cmol/L=0.1c mol，
由Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑可知，鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣為0.1cmol×

1

2

=0.05c mol，
若將鐵粉與硫酸反應(yīng)后的溶液稀釋到200mL，測得溶液的pH=1，則n_{反應(yīng)}（H₂SO₄）=0.1c mol-

1

2

×0.2L××0.1mol/L=（0.1c-0.01）mol，由Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知硫酸反應(yīng)生成氫氣為（0.1c-0.01）mol，
充分反應(yīng)后，生成氫氣的體積比為3：4，則0.05c mol：（0.1c-0.01）mol=3：4，解得c=0.3，
答：鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.3mol/L．
（2）Fe與硫酸反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量=（0.1c-0.01）mol=（0.1×0.3-0.01）mol=0.02mol，故標況下，生成氫氣的體積=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，
答：鐵與硫酸反應(yīng)生成氫氣的體積為0.448L．

點評：本題考化學方程式的有關(guān)計算，題目難度中等，注意根據(jù)反應(yīng)的氣體的體積關(guān)系判斷過量問題是解答的關(guān)鍵．