Question

在鐵和氧化鐵的混合物15 g中加入150 mL稀H₂SO₄放出氫氣1.68 L(標準狀況下)。當反應(yīng)停止后，鐵與氧化鐵均無剩余，且溶液中沒有Fe^3＋存在。為了中和過量H₂SO₄，并使Fe^2＋完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)₂沉淀，共耗用3 mol·L^－1NaOH溶液200 mL。

(1)寫出溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式：

_____________________________________________________；

_____________________________________________________；

_____________________________________________________。

(2)混合物中鐵的質(zhì)量為________，氧化鐵的質(zhì)量為________。

(3)稀H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為________。

Answer 1

解析　(1)在溶液中發(fā)生的反應(yīng)有Fe＋H₂SO₄===FeSO₄＋H₂↑、Fe₂O₃＋3H₂SO₄===Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O、Fe＋Fe₂(SO₄)₃===3FeSO₄。

(2)設(shè)鐵和氧化鐵的物質(zhì)的量分別為x和y，則

x×56 g·mol^－1＋y×160 g·mol^－1＝15 g①

由得失電子守恒得，

x×2＝y×2＋×2②

解得：x＝0.125 mol，y＝0.05 mol，

即m(Fe)＝0.125 mol×56 g·mol^－1＝7 g，

m(Fe₂O₃)＝0.05 mol×160 g·mol^－1＝8 g。

(3)在鐵和氧化鐵的混合物中加入稀H₂SO₄反應(yīng)停止后，溶液中的溶質(zhì)主要是H₂SO₄和FeSO₄。

由電荷守恒知，硫酸中的硫酸根離子最后完全轉(zhuǎn)化為Na₂SO₄。

n(H₂SO₄)＝1/2×3 mol·L^－1×0.2 L＝0.3 mol

c(H₂SO₄)＝0.3 mol/0.15 L＝2 mol·L^－1。

答案　(1)Fe＋H₂SO₄===FeSO₄＋H₂↑　Fe₂O₃＋3H₂SO₄===Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O　Fe＋Fe₂(SO₄)₃===3FeSO₄

(2)7 g　8 g

(3)2 mol·L^－1