Question

现将30g铁粉与44mL浓硫酸在加热条件下充分反应，收集到11.2L气体（标准状况），其质量为19.6g．
（1）铁粉是否有剩余？剩余多少克？
（2）试计算浓硫酸的物质的量浓度．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：

分析：（1）生成气体的物质的量为

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，生成气体的平均摩尔质量=

19.6g

0.5mol

=39.2g/mol，所以生成气体为SO₂、H₂的混合气体，由于氧化性：Fe³⁺＞H⁺，故反应生成FeSO₄，设SO₂、H₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总物质的量、总质量列方程计算SO₂、H₂的物质的量，根据电子转移守恒计算参加反应Fe的物质的量，再计算反应Fe的质量，进而计算剩余Fe的总质量；
（2）Fe有剩余，硫酸完全反应，根据硫元素守恒计算n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）+n（SO₂），进而计算硫酸的浓度．

解答： 解析：由于浓硫酸、稀硫酸均可氧化Fe，所以首先要判断产生气体的成分．
（1）生成气体的物质的量为

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，生成气体的平均摩尔质量=

19.6g

0.5mol

=39.2g/mol，所以生成气体为SO₂、H₂的混合气体，设其物质的量分别为xmol、ymol，则：
①x+y=0.5
②64x+2y=19.6
联立方程，解得x=0.3，y=0.2
由于氧化性：Fe³⁺＞H⁺，反应生成氢气，故Fe反应生成FeSO₄，根据电子转移守恒，参加反应Fe为

0.3mol×(6-4)+0.2mol×2

2

=0.5mol，故参加反应Fe的质量为0.5mol×56g/mol=28g＜30g，故Fe有剩余，剩余Fe的质量为30g-28g=2g，
答：Fe有剩余，剩余Fe的质量为2g．
（2）Fe有剩余，则硫酸完全反应，根据硫元素守恒n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）+n（SO₂）=n（Fe）+n（SO₂）=0.5mol+0.3mol=0.8mol，故硫酸的物质的量浓度为

0.8mol

0.044L

=18.2mol/L，
答：该浓硫酸的物质的量浓度为18.2mol/L．

点评：本题考查化学方程式有关计算，由于浓硫酸、稀硫酸均可氧化Fe，所以首先要判断产生气体的成分，注意利用守恒法使问题简单化，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．