Question

【题目】为了探究FeSO4和Cu(NO3)2的混合物中各组分的含量，现设计如下流程：

通过计算得出:

(1)原混合物中FeSO4的质量分数约为_______。

(2)通入的 n(Cl2) =________ mol。

(3)生成的H2在标准状况下的体积是________mL。

(4)固体X质量是________g。

Answer 1

【答案】89%0.03522400.56

【解析】

根据题中流程可知，步骤②中加入铁粉产生了氢气，说明前面的酸过量，步骤①中有氯气与亚铁离子反应，说明溶液中有亚铁离子，17.08g的FeSO4和Cu（NO3）2的混合物与0.14mol硫酸混合，由于亚铁离子过量，硝酸根全部被还原为NO，据此计算得硝酸铜的质量及消耗掉的氢离子的物质的量，同时根电子得失守恒可计算出溶液中生成的铁离子的物质的量，根据氯气的物质的量可计算出溶液中亚铁离子的物质的量，并由此计算出溶液中铁离子的总物质的量，根据溶液中的氢离子及8.96g铁粉可计算出氢气的体积和X的值。

(1)根据题中流程可知，步骤②中加入铁粉产生了氢气，说明前面的酸过量，步骤①中有氯气与亚铁离子反应，说明溶液中有亚铁离子，17.08g的FeSO4和Cu(NO3)2的混合物与0.14mol硫酸混合，硝酸根全部被还原为NO，NO的物质的量为mol=0.02mol，根据氮元素守恒，样品中Cu(NO3)2的质量为188g/mol×0.01mol=1.88g，所以FeSO4的质量为17.08g﹣1.88g=15.2g，其物质的量为0.1mol，原混合物中FeSO4的质量分数为×100%=89%；

（2）根据方程式3Fe2++8H++2NO3﹣（稀）═3Fe3++2NO↑+4H2O

3mol 8mol 2×22.4L

n（Fe2+） n（H+） 448mL

所以n（Fe2+）=0.03mol，n（H+）=0.08mol，则溶液中亚铁离子的物质的量为0.1mol﹣0.03mol=0.07mol，根据方程式2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl﹣，可得氧化亚铁离子需要氯气的物质的量为0.035mol；

（3）根据铁元素守恒，溶液中铁离子的物质的量为0.1mol，根据反应2Fe3++Fe═3Fe2+，可得消耗铁的物质的量为0.05mol即质量为2.8g，溶液中n（H+）=0.14mol×2﹣0.08mol=0.2mol，结合反应2H++Fe═H2↑+Fe2+，生成的氢气为0.1mol，其体积为2.44L=2240mL；

(4)可得消耗铁的物质的量为0.1mol即质量为5.6g，则剩余铁的质量为8.96g﹣5.6g﹣2.8g=0.56g。