Question

19．将54.4g铁和氧化铁的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，充分反应后收集到4.48L H₂（标准状况），所得溶液中加入KSCN溶液不出现血红色．求：
（1）原混合物中Fe和Fe₂O₃各多少克？
（2）若反应的溶液的体积为200mL，则生成的溶质的物质的量浓度为多少？

Answer 1

分析 （1）将54.4g铁和氧化铁的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，收集到标况下4.48L H₂，当向溶液中滴几滴KSCN溶液时，溶液不显红色，说明最终得到硫酸亚铁，发生反应为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，根据铁和稀硫酸反应方程式可知生成氢气消耗铁的物质的量，设铁的物质的量为x，氧化铁的物质的量为y，根据转移电子守恒及二者质量列方程计算原混合物中Fe和Fe₂O₃的质量；
（2）反应后溶液中的溶质为硫酸亚铁，根据Fe元素守恒可知硫酸亚铁的物质的量，然后根据c=$\frac{n}{V}$计算出生成的溶质的物质的量浓度．

解答 解：（1）将54.4g铁和氧化铁的混合粉末投入足量的稀硫酸中全部溶解，收集到标况下4.48L H₂，当向溶液中滴几滴KSCN溶液时，溶液不显红色，说明最终得到硫酸亚铁，发生反应为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
生成氢气的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，根据反应Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑可知生成0.2mol氢气消耗Fe的物质的量为0.2mol，
设铁的物质的量为x，氧化铁的物质的量为y，
根据原混合物总质量可得：①56x+160y=54.4g，根据电子守恒可得：②2（x-0.2）=2y（3-2），
联立①②解得：x=0.4mol、y=0.2mol，
原混合物中Fe和Fe₂O₃的质量分别为：m（Fe）=56g/mol×0.4mol=22.4g，m（Fe₂O₃）=160g/mol×0.2mol=32g，
答：原混合物中Fe和Fe₂O₃的质量分别为22.4g、32g；
（2）反应后最终得到的为硫酸亚铁溶液，根据Fe元素守恒可知硫酸亚铁的物质的量为：0.4mol+0.2mol×2=0.8mol，
所以生成的溶质的物质的量浓度为：c=$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，
答：生成的溶质的物质的量浓度为4mol/L．

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，注意根据守恒思想进行计算，试题培养了学生的化学计算能力．