Question

18．某种矿石中铁元素以氧化物Fe_mO_n的形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取50.0g样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解（杂质不与稀硫酸反应），并不断加热、搅拌，滤去不溶物，向所得溶液中加入20.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体7.2g，滤液用浓度为2mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，消耗KMnO₄溶液50.0mL．
已知：8H⁺+MnO₄^-+5Fe²⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
通过计算，确定氧化物Fe_mO_n的化学式（m、n为正整数）

Answer 1

分析 由参加反应的MnO₄^-的物质的量为2mol•L^-1×0.05L=0.1mol，根据离子方程式计算n（Fe²⁺）即铁元素总的物质的量；再由参加反应的铜的质量为20g-7.2g=12.8g，铜发生反应Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺，由反应可知硫酸与氧化物反应后的溶液中铁离子n（Fe³⁺）=2n（Cu），亚铁离子n（Fe²⁺）=n（总Fe）-n（Fe³⁺），判断氧化物中铁离子与亚铁离子数目比，据此书写化学式．

解答 解：由参加反应的MnO₄^-的物质的量为2mol•L^-1×0.05L=0.1mol，根据离子方程式可知n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.1mol=0.5mol即铁元素总的物质的量；
再由参加反应的铜的质量为20g-7.2g=12.8g，物质的量为$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，铜发生反应Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺，由反应可知硫酸与氧化物反应后的溶液中n（Fe³⁺）=2n（Cu）=0.4mol，n（Fe²⁺）=n（总Fe）-n（Fe³⁺）=0.5mol-0.4mol=0.1mol，所以铁的氧化物中n（Fe³⁺）：n（Fe²⁺）=0.4mol：0.1mol=4：1，故该铁氧化物可表示为2Fe₂O₃•FeO或Fe₅O₇，
答：氧化物Fe_mO_n的化学式为2Fe₂O₃•FeO或Fe₅O₇．

点评 本题考查了有关方程式的计算，题目难度中等，侧重于对学生计算能力和分析解决问题的能力的考查，难度中等，关键是判断氧化物中铁离子与亚铁离子数目比．