题目内容

今有由铁粉、Fe2O3粉及CuO粉末组成的混和物,跟2摩/升的H2SO4110毫升完全反应后得氢气896毫升(标况).将反应物过滤,滤渣经干燥,冷却后称量为1.28克.滤液中的金属离子全部是Fe2+,将滤液稀释至200毫升,再从中取出50毫升,向其中逐滴加入1摩尔/升的NaOH溶液,边加边振荡,当加至20毫升时溶液开始出现沉淀.求:
(1)原混合物中的CuO多少克?
(2)Fe2O3是多少克?
(3)稀释后的200毫升滤液中Fe2+的摩尔浓度是多少?
(原子量Cu:64Fe:56O:16H:1S:32)
(1)1.28g铜的物质的量为:1.28g÷64g/mol=0.02mol,根据铜元素的质量守恒可以知道:
CuO-H2SO4 -Cu
1 1 1
0.02mol 0.02mol 0.02mol
所以氧化铜的质量为:0.02mol×80g/mol=1.6g;
(2)反应生成了氢气的物质的量为:0.896L÷22.4L/mol=0.04mol
即与铁反应的硫酸的物质的量为0.04mol
与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量=
1
2
n(NaOH)=
1
2
×1mol/L×0.02L=0.01mol,
故反应后稀释得到200mL溶液中含有的硫酸的物质的量为:0.01mol×4=0.04mol
所以与氧化铁反应的硫酸的物质的量为:0.11L×2mol/L-0.04-0.02mol-0.04mol=0.12mol
设氧化铁的物质的量为x
Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO43+3H2O
1 3
x 0.12mol
1
x
=
3
0.12mol

解得:x=0.04mol
故氧化铁的质量为:0.04mol×160g/mol=6.4g
(3)根据硫酸根离子的守恒可以知道与Fe2+结合的硫酸根离子为:2.2mol/L×0.1L-0.04mol=0.22mol-0.04mol=0.18mol
设硫酸亚铁的物质的量为c.
H2SO4→FeSO4
1 1
0.18mol y
1
0.18mol
=
1
y

解得:y=0.18mol
即硫酸亚铁的物质的量浓度是:0.18mol÷0.2L=0.9mol/L,
答:稀释后的200毫升滤波中Fe2+的摩尔浓度是0.9mol/L.
故答案为:(1)1.6g;
(2)6.4g;
(3)0.9mol/L.
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