Question

7．将某铁和氧化铁的混合物27.2g，投入100mL某浓硫酸中，恰好完全反应，并产生2.24LH₂（标准状况）．向反应后的溶液中滴人NH₄SCN溶液，溶液不呈红色．
（1）写出有关反应的离子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；．
（2）该混合物中含Fe0.2mol，Fe₂O₃0.1mol．所用硫酸的物质的量浓度为4mol•L^-1．

Answer 1

分析 铁粉和氧化铁的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，则最终溶液中溶质为FeSO₄，发生反应：Fe+Fe₂O₃+3H₂SO₄=3FeSO₄+3H₂O、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，计算生成2.24L氢气时消耗Fe、H₂SO₄的物质的量，设原混合物中Fe₂O₃的物质的量为xmol，根据化学方程式表示出与氧化铁反应消耗Fe、H₂SO₄的物质的量，再根据混合物总质量列方程计算．
（1）发生反应方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，由此书写离子方程式；
（2）根据m=nM计算混合物氧化铁和铁的质量，再根据n=$\frac{m}{M}$计算出铁的物质的量；根据n=$\frac{n}{V}$计算硫酸的物质的量浓度．

解答 解：（1）发生反应方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，离子方程式分别为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（2）铁粉和氧化铁的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，则最终溶液中溶质为FeSO₄，
反应生成 H₂的物质的量为：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，则：
    Fe+H₂ SO₄=FeSO₄+H₂↑
0.1mol  0.1mol    0.1mol
设原混合物中Fe₂O₃的物质的量为xmol，则：
   Fe+Fe₂O₃+3H₂SO₄=3FeSO₄+3H₂O
x mol x mol  3x mol
由题意可知：（x+0.1）mol×56g/mol+x mol×160g/mol=27.2g，
解得x=0.1mol，
混合物中m（Fe₂O₃）=0.1 mol×160 g•mol^-1=16g，m（Fe）=27.2g-16g=11.2g，则铁的物质的量为：$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，
n（H₂SO₄）=（3x+0.1）mol=（3×0.1+0.1）mol=0.4mol，则c（H₂SO₄）=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L
故答案为：0.2；0.1；4．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解题关键，注意根据方程式解答，侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．