Question

【題目】鐵粉和氧化鐵粉末的混合物共13.6g，加入到200mL的稀硫酸中，固體完全溶解，得到標準狀況下1.12L氫氣。經(jīng)測定，反應后的溶液中c(H+)為0.200mol·L-1，且無Fe3+（忽略反應前后溶液體積變化）。請計算：

（1）反應中放出氫氣的質量為___________________。

（2）原混合物中鐵和氧化鐵的物質的量之比為___________________。

（3）原稀硫酸的物質的量濃度為________________ mol·L-1。

Answer 1

【答案】 0.100 2∶1 1.10

【解析】把鐵粉和氧化鐵粉末加入稀硫酸，氧化鐵先溶解生成Fe3+，由于Fe3+的氧化性強于H+，所以單質鐵與Fe3+先反應，然后再與H+反應放出H2，根據(jù)題意可知n(H2)=0.05mol，反應后溶液中c(H+)為0.200mol·L-1，說明硫酸過量0.02mol，溶液中無Fe3+，則溶液中的溶質只有FeSO4。根據(jù)上述分析，則：

(1)反應中放出氫氣的質量m=0.05mol×2g/mol=0.100g，根據(jù)題目數(shù)據(jù)可知，要保留3位有效數(shù)字；

(2)設原混合物中鐵的物質的量為xmol，氧化鐵的物質的量為ymol，得56x+160y=13.6，溶液中發(fā)生的反應如下：反應①Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O，反應②Fe2(SO4)3＋Fe=3FeSO4，反應③Fe＋H2SO4 =FeSO4＋H2↑，可推出x-0.05=y，聯(lián)立求得x=0.1mol，y=0.05mol，所以原混合物中鐵和氧化鐵的物質的量之比為2∶1；

(3)根據(jù)上述分析，反應①消耗n(H2SO4)=0.15mol，反應③消耗n(H2SO4)=0.05mol，反應后剩余n(H2SO4)=0.02mol，所以原稀硫酸的物質的量濃度c(H2SO4)= =1.10mol/L。