题目内容

20.将Fe、FeO和Fe2O3的混合物m g加入足量的盐酸中充分反应后,固体无剩余,测得参加反应的HCl为0.08mol,放出的气体在标准状况下的体积为0.224L,则原混合物中氧元素的质量分数为(  )
A.20.5%B.18.6%C.17.6%D.无法计算

分析 由于氧化性:Fe3+>H+,所以当产生氢气时,Fe3+已经全部被还原为Fe2+,发生反应:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,Fe+Fe2O3+6HCl=3FeCl2+3H2O,反应后溶质为FeCl2,根据氯原子守恒计算出铁元素的物质的量,根据H元素守恒计算出O元素的物质的量,再计算出混合物中氧元素的质量分数即可.

解答 解:由于氧化性Fe3+>H+,所以当产生氢气时,Fe3+已经全部被还原为Fe2+,反应后溶质为FeCl2,其物质的量为:n(FeCl2)=0.08mol×$\frac{1}{2}$=0.04mol,根据质量守恒定律,原混合物中含有铁元素的质量为56g/mol×0.04mol=2.24g,
生成氢气的物质的量为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol,
反应物中氧元素在反应后生成了水,根据H元素守恒可知,生成水的物质的量为:n(H2O)=$\frac{0.08mol-0.01mol×2}{2}$=0.03mol,根据质量守恒,原混合物中含有氧元素的质量为:16g/mol×0.03mol=0.48g,
所以原混合物中氧元素的质量分数为:$\frac{0.48g}{2.24g+0.48g}$×100%=17.6%,
故选C.

点评 本题考查了混合物反应的计算,题目难度中等,正确判断反应后溶质组成为解答关键,注意掌握质量守恒定律在化学计算中的应用,试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力.

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