Question

【题目】某种矿石中铁元素以氧化物FemOn形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取25.0 g样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用浓度为2 mol·L－1的酸性KMnO4滴定，至终点时消耗KMnO4溶液体积为25.0 mL。(提示：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，8H＋＋MnO4-＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。)

（1）计算该铁矿石中铁元素的质量分数。_____

（2）计算氧化物FemOn的化学式(m、n为正整数)。_______

Answer 1

【答案】56% Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)

【解析】

铁矿石中加入稀硫酸充分溶解，FemOn与稀硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁的混合液，加入铜粉后溶液中Fe3＋与铜完全反应，Fe3＋全部转变为Fe2＋，用浓度为2 mol·L－1的酸性KMnO4滴定，溶液中Fe2＋全部被氧化，Fe2＋全部转变为Fe3＋。

（1）由题意可知，样品中的铁元素在加入铜粉后全部转变为Fe2＋，由方程式8H＋＋MnO4-＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O可知，溶液中n(Fe2＋)＝5 n(MnO4—)=5×2molL-1×0.025L=0.25mol，根据铁原子个数守恒可知氧化物中铁元素的质量等于Fe2+的质量为0.25mol×56g/mol=14g，所以铁矿石中铁元素的质量分数为×100%=56%，故答案为：56%；

（2）由题意可知参加反应的铜的质量为10g-3.6g=6.4g，反应铜物质的量n(Cu)＝=0.1mol，由方程式2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋可知，溶液中n(Fe3＋)＝2n(Cu) =0.2mol，则溶液中n（Fe2+）=0.25mol-0.2mol=0.05mol，所以铁的氧化物中n（Fe3+）：n（Fe2+）=0.2mol：0.05mol=4：1，故该铁氧化物可表示为2Fe2O3FeO或Fe5O7，故答案为：Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)。