Question

3．现有Fe₂O₃和Fe₃O₄组成的混合物W g，将其投入到V mL 5mol/L的盐酸中，再加入22.4g铁粉，固体恰好完全溶解，收集到标准状况下气体4480mL，向反应后溶液中滴加KSCN溶液，无颜色变化，下列推断正确的是（　　）

• A． 转移电子为1.0mol
• B． W可能等于48.8
• C． V可能等于360
• D． 发生的反应均为氧化还原反应

Answer 1

分析 22.4g铁粉的物质的量为：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，标准状况下4480mL氢气的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，生成0.2mol氢气消耗Fe的物质的量为0.2mol，则反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺消耗铁粉的物质的量为0.2mol，
Fe₃O₄可以看作Fe₂O₃•FeO，则反应关系式有：Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺、Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺、Fe～H₂～Fe²⁺，
固体恰好完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，反应后溶液中的溶质为FeCl₂，
若氧化物完全为Fe₂O₃时，根据关系式Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺可知氧化铁的物质的量为0.2mol，固体的质量为：160g/mol×0.2mol=32g；反应生成的亚铁离子为：0.2mol×3+0.2mol=0.8mol，根据化学式FeCl₂及质量守恒可知VmL该盐酸中含有氯化氢的物质的量为：n（HCl）=2n（FeCl₂）=0.8mol×2=1.6mol，再根据V=$\frac{n}{c}$计算出盐酸的体积；
当氧化物完全为Fe₃O₄时，根据反应关系式Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺可知，四氧化三铁的物质的量为0.2mol，固体的质量为：232g/mol×0.2mol=46.4g；反应生成的亚铁离子的总物质的量为：0.2mol×4+0.2mol=1mol，根据化学式FeCl₂及质量守恒可知VmL该盐酸中含有氯化氢的物质的量为：n（HCl）=2n（FeCl₂）=1mol×2=2mol，再根据V=$\frac{n}{c}$计算出盐酸的体积，根据计算结果进行判断．

解答 解：固体恰好完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，反应后溶液中的溶质为，
22.4g铁粉的物质的量为：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，
标准状况下4480mL氢气的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，生成0.2mol氢气消耗Fe的物质的量为0.2mol，则反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺消耗铁粉的物质的量为0.2mol，
Fe₃O₄可以看作Fe₂O₃•FeO，反应关系式为Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺，Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺，Fe～H₂～Fe²⁺，
若氧化物完全为Fe₂O₃时，根据关系式Fe₂O₃～Fe～3Fe²⁺可知氧化铁的物质的量为0.2mol，固体的质量为：160g/mol×0.2mol=32g；反应生成的亚铁离子为：0.2mol×3+0.2mol=0.8mol，根据化学式FeCl₂及质量守恒可知VmL该盐酸中含有氯化氢的物质的量为：n（HCl）=2n（FeCl₂）=0.8mol×2=1.6mol，盐酸的体积V=$\frac{1.6mol}{5mol/L}$=0.32L=320mL；
当氧化物完全为Fe₃O₄时，根据反应关系式Fe₂O₃•FeO～Fe～4Fe²⁺可知，四氧化三铁的物质的量为0.2mol，固体的质量为：232g/mol×0.2mol=46.4g；反应生成的亚铁离子的总物质的量为：0.2mol×4+0.2mol=1mol，根据化学式FeCl₂及质量守恒可知VmL该盐酸中含有氯化氢的物质的量为：n（HCl）=2n（FeCl₂）=1mol×2=2mol，盐酸的体积V=$\frac{2mol}{5mol/L}$=0.4L=400mL，
A．参加反应的铁的物质的量为0.4mol，根据电子守恒，0.4mol铁完全反应转移了0.8mol电子，故A错误；
B．根据分析可知，混合物完全为氧化铁是质量最小，最小值为32g，完全为四氧化三铁是质量最大，最大值为46.4g＜48.8g，所以固体质量不可能为48.8g，故B错误；
C．根据计算可知，盐酸的体积范围为：320mL＜V＜400mL，所以V可能为360mL，故C正确；
D．氧化铁、四氧化三铁与盐酸的反应不属于氧化还原反应，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握电子守恒、质量守恒定律在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．