Question

18．某鐵碳合金中已有部分鐵被氧化生銹（假設(shè)鐵銹成分為Fe₂O₃）取樣品19.4g，加足量的稀鹽酸使它溶解，放出氫氣3.36L（S．T．P），所得溶液中滴入硫氰化鉀溶液不變色，若將溶液中的金屬離子全部氧化成高價離子，需通入標況下氯氣3.36L（不考慮氯氣與水的反應(yīng)）．求該合金未被氧化時鐵的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 向合金與鹽酸反應(yīng)所得溶液中滴入硫氰化鉀溶液不變色，說明生成FeCl₂，同時生成氫氣，發(fā)生反應(yīng)：Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O，F(xiàn)e+2HCl=FeCl₂+H₂↑，根據(jù)氫氣計算與HCl反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量，反應(yīng)后溶液中再通入氯氣，F(xiàn)eCl₂被氧化為FeCl₃，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算n（FeCl₂），再根據(jù)Fe原子守恒計算合金未被氧化時鐵的物質(zhì)的量，結(jié)合Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O計算Fe₂O₃的物質(zhì)的量，未被氧化時合金的質(zhì)量=19.4g-氧化鐵中氧元素質(zhì)量，進而計算合金未被氧化時鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：向合金與鹽酸反應(yīng)所得溶液中滴入硫氰化鉀溶液不變色，說明生成FeCl₂，同時生成氫氣，發(fā)生反應(yīng)：Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O，F(xiàn)e+2HCl=FeCl₂+H₂↑，
生成氫氣為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，則與鹽酸反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量為0.15mol，
再通入氯氣，F(xiàn)eCl₂被氧化為FeCl₃，消耗氯氣物質(zhì)的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，n（FeCl₂）=$\frac{0.15mol×2}{3-2}$=0.3mol，根據(jù)Fe原子守恒n（Fe）=n（FeCl₂）=0.3mol，由Fe+Fe₂O₃+6HCl=3FeCl₂+3H₂O，可知Fe₂O₃的物質(zhì)的量為（0.3mol-0.15mol）×$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$=0.05mol，
則未被氧化時合金的質(zhì)量=19.4g-0.05mol×3×16g/mol=17g，
合金未被氧化時鐵的質(zhì)量為0.3mol×56g/mol=16.8g，則合金未被氧化時鐵的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{16.8g}{19.4g}$×100%=98.8%，
答：合金未被氧化時鐵的質(zhì)量分數(shù)為98.8%．

點評 本題考查混合物計算，側(cè)重對學(xué)生分析計算能力與解題方法技巧的考查，注意利用守恒法與總反應(yīng)方程式計算計算解答．