Question

9．粉末状试样A是由等物质的量的CaO和Fe₂O₃组成的混合物，进行如下实验：
①取适量A与铝进行铝热反应，产物中有单质B生成．
②另取21.6gA全部溶于0.20L、6.0mol/L盐酸中，得溶液C．
③将①中得到的单质B和②中的溶液C反应放出4.48L（标准状况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B．
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色．
（1）①中生成的单质B是Fe．
（2）③中所发生的各反应的离子方程式是Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（3）若溶液D的体积仍视为0.20L，则该溶液中c（Ca²⁺）为0.5mol/L，c（Fe²⁺）为2.5mol/L．

Answer 1

分析 ①铝热反应本质是置换反应，金属性Al＞Fe，所以发生Al与Fe₂O₃反应，置换出铁；
②CaO与盐酸反应生成氯化镁与水，Fe₂O₃与盐酸反应生成氯化铁与水；
③放出4.48L（标准状况）气体，说明生成氢气，溶液C为氯化铁、氯化钙、盐酸的混合溶液，Fe和溶液C反应为：Fe与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色，说明不含铁离子；
（1）依据铝热反应写出化学方程式；
（2）③中所发生的各反应Fe与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁；
（3）令CaO和Fe₂O₃的物质的量分别为xmol，根据二者质量计算x的值，溶液D为氯化镁、氯化亚铁的混合溶液，根据镁元素守恒可知，n（Ca²⁺）=n（CaO），再根据c=nV计算镁离子浓度，根据电荷守恒溶液中2c（Ca²⁺）+2c（Fe²⁺）=c（Cl^-），据此计算亚铁离子浓度．

解答 解：（1）CaO和Fe₂O₃组成的混合物行铝热反应，发生Al与Fe₂O₃反应，置换出铁，反应的化学方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
故答案为：Fe；
（2）放出4.48L（标准状况）气体，说明生成氢气，溶液C为氯化铁、氯化钙、盐酸的混合溶液，Fe和溶液C反应为：Fe与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，反应离子方程式为 Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）令CaO和Fe₂O₃的物质的量分别为xmol，则56x+160x=21.6，解得x=0.1，溶液D为氯化钙、氯化亚铁的混合溶液，根据镁元素守恒可知，n（Ca²⁺）=n（CaO）=0.1mol，所以c（Ca²⁺）=$\frac{0.1mol}{0.2L}$=0.5mol/L；根据电荷守恒溶液中2c（Ca²⁺）+2c（Fe²⁺）=c（Cl^-），所以2×0.5mol/L+2c（Fe²⁺）=6mol/L，解得c（Fe²⁺）=2.5mol/L，
故答案为：0.5mol/L；2.5mol/L．

点评 本题考查常用化学用语、物质的量浓度计算等，难度中等，理解反应过程是解题的关键，注意（3）利用电荷守恒计算比过程计算法要简单．