Question

含有SiO₂雜質(zhì)的赤鐵礦（主要成分Fe₂O₃）粉末10g和50mL H₂SO₄溶液充分反應后，再加入5.04g鐵粉，這時能產(chǎn)生氫氣448mL（標況），反應后余鐵粉1.12g．求：
（1）赤鐵礦中鐵的質(zhì)量分數(shù)．
（2）H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）反應的溶液中加入鐵粉，生成氫氣，說明赤鐵礦與硫酸反應后硫酸有剩余，根據(jù)氫氣的體積計算剩余硫酸的物質(zhì)的量、與剩余硫酸反應的鐵的物質(zhì)的量，進而計算與鐵離子反應的Fe粉的物質(zhì)的量，根據(jù)Fe與鐵離子反應方程式計算溶液中n（Fe³⁺），根據(jù)鐵元素守恒結(jié)合m=nM計算赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)定義計算；
（2）反應后的溶液為硫酸亞鐵溶液，根據(jù)鐵原子守恒可知n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）=Fe₂O₃）+n_反應（Fe），根據(jù)電荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺），再根據(jù)c=

n

V

計算．

解答： 解：（1）反應的溶液中加入鐵粉，生成氫氣，說明赤鐵礦與硫酸反應后硫酸有剩余，生成氫氣的物質(zhì)的量=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，則：
     Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
0.02mol 0.02mol    0.02mol
與鐵離子反應的鐵粉的物質(zhì)的量=

5.04g-1.12g

56g/mol

-0.02mol=0.05mol，則：
    2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
0.1mol   0.05mol
根據(jù)鐵元素守恒可知，赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量=0.1mol×56g/mol=5.6g，
故赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)=

5.6g

10g

×100%=56%，
答：赤鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為56%．
（2）反應后的溶液為硫酸亞鐵溶液，根據(jù)鐵原子守恒可知n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）+n_反應（Fe）=0.1mol+

5.04g-1.12g

56g/mol

=0.17mol，根據(jù)電荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺）=0.17mol，
故原硫酸溶液物質(zhì)的量濃度=

0.17mol

0.05L

=3.4mol/L，
答：原硫酸溶液物質(zhì)的量濃度為3.4mol/L．

點評：本題考查混合物的有關計算，難度中等，清楚發(fā)生的反應是解題的關鍵，注意（2）中根據(jù)守恒思想進行的計算，可以根據(jù)方程式直接計算．