Question

10．铁粉和氧化铁粉末的混合物共48.8g，加入到700mL的稀硫酸中，恰好完全反应，得到气体在标准状况下的体积是2.24L，向反应后的溶液中滴人NH₄SCN溶液，搅拌均匀，溶液未见红色．求：
（1）混合物中铁粉的质量．   
（2）原稀硫酸的物质的量浓度．

Answer 1

分析 铁粉和氧化铁的混合物与稀硫酸恰好完全反应，当固体粉末完全溶解时，收集到标准状况下2.24L氢气的物质的量为n（H₂）═$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，当向溶液中滴几滴NH₄SCN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知，生成0.1mol氢气需要铁的物质的量为0.1mol，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解答，
（1）根据m=nM计算混合物中铁的质量；
（2）根据原子守恒得n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃），再根据c=$\frac{n}{V}$计算．

解答 解：铁粉和氧化铁的混合物与稀硫酸恰好完全反应，当固体粉末完全溶解时，收集到标准状况下2.24L氢气的物质的量为n（H₂）═$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，当向溶液中滴几滴NH₄SCN溶液时，溶液不显红色，说明最终得到硫酸亚铁，
将铁通入稀硫酸中发生的离子反应为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，根据铁和稀硫酸反应方程式知，生成0.1mol氢气需要铁的物质的量为0.1mol，
设铁的物质的量为xmol，氧化铁的物质的量为ymol，根据转移电子守恒及质量守恒，可得：56x+160y=48.8、2（x-0.1）=2y（3-2），解得：x=0.3、y=0.2，
（1）混合物中铁粉的质量为：m（Fe）=0.3mol×56g/mol=16.8g，
答：混合物中铁的质量为16.8g．
（2）根据原子守恒得n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=0.3mol+0.2mol×2=0.7mol，
所以原硫酸的物质的量浓度为：$\frac{0.7mol}{0.7L}$=1mol/L，
答：所加硫酸的物质的量浓度是1mol/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，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．