Question

【题目】分别取质量为a g的Fe2O3和CuO的混合固体粉末，进行如下实验：

（1）固体粉末在加热条件下用足量的CO还原，得到金属混合物b g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生c g白色沉淀。则a = ________g（用含b、c的代数式表示）。

（2）固体粉末溶于足量盐酸后，加入适量的铁粉，所得溶液中的金属离子只有Fe2+，同时收集到224 mL H2（标准状况下），共用去0.03 mol铁粉。则原混合物中Fe2O3的物质的量是________（用含a的代数式表示）。

Answer 1

【答案】b + 4c/25 (a/80 – 0.02) mol

【解析】

（1）设Fe2O3的物质的量为x mol，CuO为y mol，根据混合物的质量及其主要的化学方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2和CO+CuOCu+CO2可知，足量的CO还原，得到金属混合物为Fe和Cu，为b g，将生成的CO2气体用足量的澄清石灰水吸收后，产生c g白色沉淀为碳酸钙，则有n(CO2) = n(CaCO3)，列方程组进行解答；

（2）固体粉末溶于足量盐酸后，加入适量的铁粉，所得溶液中的金属离子只有Fe2+，且有氢气冒出，则说明溶液中的Fe3+、Cu2+和H+依次与铁粉参与氧化还原反应，设参与反应的Fe2O3的物质的量为m mol，CuO的物质的量为n mol，根据化学方程式的等量关系及Fe2O3和CuO的混合固体粉末的质量，列方程组进行计算。

（1）设Fe2O3的物质的量为x mol，CuO为y mol，则有160g/mol×x mol + 80 g/mol×y mol = a g ①，根据化学方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2和CO+CuOCu+CO2，可知则得到的金属混合物中Fe为2x mol，Cu为y mol，则有56 g/mol×2x mol + 64 g/mol×y mol = b g ②，白色沉淀为碳酸钙，则n(CO2) = n(CaCO3) = = c/100 mol，增加的O原子来源于金属氧化物，则金属氧化物中O原子的物质的量为c/100 mol，即3x + y = c/100 mol ③，联立①②③，可得a = （b + 4c/25）g，

故答案为：b + 4c/25；

（2）设固体粉末中Fe2O3的物质的量为m mol，CuO的物质的量为n mol，则160g/mol×m mol + 80 g/mol×n mol = a g ①，固体粉末溶于足量盐酸后，得到Fe3+和Cu2+，当加入适量的铁粉，所得溶液中的金属离子只有Fe2+，同时收集到224 mL H2（标准状况下），则发生的反应分别为：

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Fe3+ = 3Fe2+，

，

同理，CuO+2H+=Cu2++H2O，Fe + Cu2+ = Cu+Fe2+，

，

Fe+2H+=Fe2++H2↑，

,共用去0.03 mol铁粉，则m mol + n mol + 0.01 mol = 0.03 mol②，联立方程①和②，则m = (a/80 – 0.02) mol，

故答案为：(a/80 – 0.02) mol。