Question

【题目】将一定质量Fe、Fe2O3和CuO的混合粉末投入到100 mL 1.80 molL-1的硫酸中，充分反应后收集到标准状况下0.896 L H2，又测得反应后的混合体系中只有FeSO4溶液和1.28 g固体Cu。请你确定原混合粉末中Fe的质量_____________。(要求写出简要推理过程)

Answer 1

【答案】5.60 g

反应后的溶液中仅有FeSO4，据此可求出Fe元素的总量为0.18mol；固体混合物与硫酸反应时，还原剂仅Fe单质，氧化剂则有Fe2O3，CuO以及硫酸中的一部分H+，并且可以根据题中的信息直接求出CuO的量为0.02mol以及起氧化作用的H+的量为0.04×2=0.08mol，再结合求出的Fe元素的总量，设Fe的量为x，列反应过程中的电子得失守恒式：，即可求出Fe为0.1mol，质量即为5.60g。

【解析】

反应后的溶液中只有FeSO4，即硫酸恰好反应完，所以根据硫酸的物质的量可知，固体混合物中Fe元素总量为：；反应前的固体中Fe有两种形式一种是Fe单质，一种是Fe2O3，说明反应过程中Fe单质全部被氧化为Fe2+，Fe3+全部被还原为Fe2+；固体混合中Cu是以CuO的形式存在，反应后也全被还原为Cu单质；此外，固体混合物与硫酸反应时还生成了标况下0.896LH2即0.04mol，这来源于H+被还原。因此，铁单质转移的电子的物质的量与Fe2O3，CuO以及H+被还原转移的电子的物质的量相等，假设混合物中铁的物质的量为xmol，列电子得失守恒式：，解得x=0.10mol，即Fe的质量为5.60g。