Question

3．m g Fe、Fe₃O₄、Fe₂O₃的混合物用足量H₂还原，固体质量减少4.8g；若将等质量的混合物加入足量的稀硝酸中，产生2.24LNO气体（标准状况下）．有关该混合物的下列说法不正确的是（　　）

• A． 参加反应的H₂和硝酸的物质的量之比为3：1
• B． 混合物中氧原子的物质的量为0.3mol
• C． 混合物中铁原子的物质的量为0.3mol
• D． 参加反应的硝酸的物质的量为1mol

Answer 1

分析 m g Fe、Fe₃O₄、Fe₂O₃的混合物可以看作Fe、FeO、Fe₂O₃混合物，用足量H₂还原得到Fe与H₂O，固体质量减少4.8g为混合物中氧元素质量，氧原子物质的量为0.3mol，若将等质量的混合物加入足量的稀硝酸中，反应得到Fe（NO₃）₃，同时产生2.24LNO气体（标准状况下），其物质的量为0.1mol，设Fe、FeO、Fe₂O₃的物质的量分别为xmol、ymol、zmol，根据氧原子守恒有y+3z=0.3，根据电子转移守恒有：3x+y=0.1×3，整理可得x=z，即Fe、FeO、Fe₂O₃混合物中Fe、Fe₂O₃的物质的量之比为1：1，则原混合物可以看作FeO，且n（FeO）=n（O）=0.3mol．
根据氧原子、H原子守恒计算参加反应氢气物质的量，反应中硝酸起氧化剂、酸性作用，根据Fe原子守恒计算起酸性作用的硝酸，根据N原子守恒计算起氧化剂作用的硝酸，再根据N原子守恒计算消耗硝酸总物质的量，据此解答．

解答 解：m g Fe、Fe₃O₄、Fe₂O₃的混合物可以看作Fe、FeO、Fe₂O₃混合物，用足量H₂还原得到Fe与H₂O，固体质量减少4.8g为混合物中氧元素质量，氧原子物质的量为$\frac{4.8g}{16g/mol}$=0.3mol，若将等质量的混合物加入足量的稀硝酸中，反应得到Fe（NO₃）₃，同时产生2.24LNO气体（标准状况下），其物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，设Fe、FeO、Fe₂O₃的物质的量分别为xmol、ymol、zmol，根据氧原子守恒有y+3z=0.3，根据电子转移守恒有：3x+y=0.1×3，整理可得x=z，即Fe、FeO、Fe₂O₃混合物中Fe、Fe₂O₃的物质的量之比为1：1，则原混合物可以看作FeO，且n（FeO）=n（O）=0.3mol．
A．根据氧原子守恒：n（H₂O）=n（O）=0.3mol，由H原子守恒则n（H₂）=n（H₂O）=0.3mol，反应中硝酸起氧化剂、酸性作用，根据Fe原子守恒：n[Fe（NO₃）₃]=n（FeO）=0.3mol，由N原子守恒可知起氧化剂作用的硝酸与NO物质的量相等，故消耗硝酸总物质的量为0.3mol×3+0.1mol=1mol，及参加反应的H₂和硝酸的物质的量之比为0.3mol：1mol=3：10，故A错误；
B．由上述分析可知，混合物中氧原子的物质的量为0.3mol，故B正确；
C．由上述分析可知，混合物中铁原子的物质的量为0.3mol，故C正确；
D．由A中计算可知，参加反应的硝酸的物质的量为1mol，故D正确，
故选：A．

点评 本题考查有关混合物反应的计算，关键是通过计算将原混合物转化为单一的FeO进行解答，侧重考查学生分析计算能力，难度较大．