Question

含有SiO₂雜質的赤鐵礦（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）赤鐵礦中鐵的質量分數(shù)．
（2）H₂SO₄的物質的量濃度．

Answer 1

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，生成氫氣的物質的量==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的量=-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量=0.1mol×56g/mol=5.6g，
故赤鐵礦中鐵元素的質量分數(shù)=×100%=56%，
答：赤鐵礦中鐵元素的質量分數(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+=0.17mol，根據(jù)電荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺）=0.17mol，
故原硫酸溶液物質的量濃度==3.4mol/L，
答：原硫酸溶液物質的量濃度為3.4mol/L．
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的量、與剩余硫酸反應的鐵的物質的量，進而計算與鐵離子反應的Fe粉的物質的量，根據(jù)Fe與鐵離子反應方程式計算溶液中n（Fe³⁺），根據(jù)鐵元素守恒結合m=nM計算赤鐵礦中鐵元素的質量，再根據(jù)質量分數(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=計算．
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．