Question

在鐵和氧化鐵的混合物15g中加入150mL稀H₂SO₄放出氫氣1.68L（標準狀況）．當反應停止后，鐵和氧化鐵均無剩余，且溶液中無Fe³⁺存在．為了中和過量H₂SO₄，并使Fe²⁺完全轉化為Fe（OH）₂沉淀，共耗用3 mol/L NaOH，溶液200mL．求：
①混合物中鐵和氧化鐵各多少克？
②稀H₂SO₄的物質的量濃度為多少？

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：①鐵和氧化鐵均無剩余，且溶液中無Fe³⁺存在，反應生成FeSO₄，設Fe、氧化鐵的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質量及電子轉移守恒列方程計算解答；
②鐵和氧化鐵與硫酸反應后溶液中溶質為FeSO₄、H₂SO₄，加入NaOH溶液使鐵完全轉化成Fe（OH）₂，產(chǎn)生反應后的溶液溶質只有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）=

1

2

n（NaOH），據(jù)此計算出原硫酸溶液中硫酸的物質的量，進而計算硫酸的物質的量濃度．

解答： 解：①鐵和氧化鐵與硫酸反應均無剩余，且溶液中無Fe³⁺存在，反應生成FeSO₄，生成氫氣為

1.68L

22.4L/mol

=0.075mol，
設Fe、氧化鐵的物質的量分別為xmol、ymol，則：
根據(jù)二者質量，可得：56x+160y=15
根據(jù)電子轉移守恒，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，m（Fe₂O₃）=0.05mol×160g/mol=8g，
答：混合物中鐵為7g、氧化鐵為8g；
②鐵和氧化鐵與硫酸反應后溶液中溶質為FeSO₄、H₂SO₄，加入NaOH溶液使鐵完全轉化成Fe（OH）₂，產(chǎn)生反應后的溶液溶質只有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）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×3mol/L×0.2L=0.3mol，c（H₂SO₄）=

0.3mol

0.15L

=2mol/L，
答：稀H₂SO₄的物質的量濃度為2mol/L．

點評：本題考查混合物計算，清楚發(fā)生的反應是解題關鍵，注意利用守恒思想計算，側重考查學生分析思維能力的考查，難度中等．