Question

【题目】在铁和氧化铁的混合物 15 g 中加入150 mL 稀 H2SO4 放出氢气 1.68 L(标准状况下)。当反应停止后，铁与氧化铁均无剩余，且溶液中没有 Fe 3＋存在。为了中和过量 H2SO4，并使 Fe 2＋ 完全转化为 Fe(OH) 2沉淀，共耗用 3 mol·L－1 NaOH 溶液 200 mL。

(1) 写出溶液中反应的化学方程式：___________________；__________________；_________________。

(2) 混合物中铁的质量为______________，氧化铁的质量为______________。

(3) 稀 H 2 SO 4的物质的量浓度为___________。

Answer 1

【答案】(1)Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑(2分)

Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O(2分)在铁和氧化铁的混合物

Fe＋Fe2(SO4)3=3FeSO4(2分)(2)7g(1分)8g(1分)(3)2mol·L－1(2分)

【解析】

试题分析：(1)铁和氧化铁均能溶解于稀硫酸，且生成的硫酸铁也能氧化铁，最终生成硫酸亚铁，发生反应的化学方程式分别为：Fe＋H2SO4 =FeSO 4 ＋H 2 ↑、Fe2O3＋3H 2 SO 4 =Fe2(SO 4 )3＋3H 2 O、Fe＋Fe2(SO4)3 =3FeSO 4；

(2)铁和氧化铁与硫酸反应均无剩余，且溶液中无Fe3+存在，反应生成FeSO4，生成氢气为1.68L÷22.4L/mol=0.075mol，

设Fe、氧化铁的物质的量分别为xmol、ymol，则：

根据二者质量，可得：56x+160y=15

根据电子转移守恒，可得：2x=2y+0.075×2

联立方程，解得x=0.125 y=0.05

故m（Fe)=0.125mol×56g/mol=7g，m（Fe2O3)=0.05mol×160g/mol=8g；

（3)铁和氧化铁与硫酸反应后溶液中溶质为FeSO4、H2SO4，加入NaOH溶液使铁完全转化成Fe（OH)2，产生反应后的溶液溶质只有Na2SO4，根据硫酸根守恒，则n（H2SO4)=n（Na2SO4)，根据钠离子守恒，则n（Na2SO4)=1/2n（NaOH)=1/2×3mol/L×0.2L=0.3mol，c（H2SO4)=0.3mol÷0.15L=2mol/L。