Question

铁是人类利用最为广泛的金属之一，工业炼铁一般用一氧化碳作还原剂．
（1）已知Fe₂O₃在高炉中有下列反应：Fe₂O₃+CO

高温

2FeO+CO₂．反应形成的Fe₂O₃和FeO固体混合物中，元素铁和氧的质量比m（Fe）：m（O）不可能是

 

．
a．7：3    b．21：8    c．14：5    d．7：2
（2）若m（Fe）：m（O）=3：1，则Fe₂O₃与FeO的物质的量之比为

 

，Fe₂O₃被CO还原的物质的量分数为

 

．
（3）3.04g Fe₂O₃和FeO的混合固体粉末在加热条件下用足量CO使金属氧化物完全还原，生成的CO₂气体通入过量澄清石灰水将生成的气体充分吸收，产生沉淀5g，计算固体粉末中Fe₂O₃的质量．（保留1位小数）
（4）常温下，称取不同铁锈样品溶入足量盐酸，向溶液中加入足量NaOH溶液生成沉淀，然后过滤、洗涤、灼烧，得到Fe₂O₃固体，实验过程中产品无损失．
实验数据记录如下：

实验序号	铁锈质量/g	氧化铁质量/g
①	0.856	0.640
②	1.424	1.280
③	0.979	0.880
④	1.070	0.800

上述实验①②③④所用铁锈均不含杂质，且实验数据可靠．通过计算，分析和比较上表4组数据，给出结论．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）固体混合物为Fe₂O₃、FeO，假设只有Fe₂O₃，m （Fe）：m （O）=56×2：16×3=7：3，假设只有FeO，则m （Fe）：m （O）=56：16=7：2，利用平均值法分析；
（2）m （Fe）：m （O）=3：1，设Fe₂O₃原有1mol，被还原的百分率为x，利用元素的质量比列式解答；
（3）Fe₂O₃和FeO的混合固体粉末在加热条件下用足量CO使金属氧化物完全还原，分别发生Fe₂O₃+3CO

高温  .

Fe+3CO₂，FeO+CO

高温  .

Fe+CO₂，根据生成二氧化碳的物质的量可列方程式计算；
（4）根据固体的质量之差可分别计算水和氧化物的质量，可确定化学式．

解答： 解：（1）固体混合物为Fe₂O₃、FeO，假设只有Fe₂O₃，m （Fe）：m （O）=56×2：16×3=7：3，假设只有FeO，则m （Fe）：m （O）=56：16=7：2，
因是二者的混合物，则21：6＜m （Fe）：m （O）＜21：9或7：2＜m （Fe）：m （O）＜7：3，则不可能为a、d，
故答案为：a、d；
（2）m （Fe）：m （O）=3：1，设Fe₂O₃为xmol，FeO为ymol，则

(2x+y)×56

(3x+y)×16

=3，解答x：y=1：4，
设混合物由1molFe₂O₃和4molFeO组成，由Fe₂O₃+CO

高温

2FeO+CO₂可知，
Fe₂O₃被CO还原的物质的量2mol，则Fe₂O₃被CO还原的物质的量分数为

2

2+1

×100%=66.7%，
故答案为：1：4；66.7%；
（3）Fe₂O₃和FeO的混合固体粉末在加热条件下用足量CO使金属氧化物完全还原，分别发生Fe₂O₃+3CO

高温  .

Fe+3CO₂，FeO+CO

高温  .

Fe+CO₂，
生成的CO₂气体通入过量澄清石灰水将生成的气体充分吸收，产生沉淀5g，则可知n（CO₂）=n（CaCO₃）=

5.00g

100g/mol

=0.05mol，
设Fe₂O₃和FeO物质的量分别为m、n，
则

160m+72n=3.04 3m+n=0.05

，
解得：m=0.01，n=0.02，
则m（Fe₂O₃）=0.01mol×160g/mol=1.6g，
答：固体粉末中Fe₂O₃的质量为1.6g；
（4）由质量差值可知①中：n（H₂O）=

0.856-0.640

18

mol=0.012mol，n（Fe₂O₃）=

0.640

160

mol=0.004mol，则n（H₂O）：n（Fe₂O₃）=3：1，化学式为Fe₂O₃?3 H₂O，
②中：n（H₂O）=

1.424-1.280

18

mol=0.008mol，n（Fe₂O₃）=

1.28

160

mol=0.008mol，则n（H₂O）：n（Fe₂O₃）=1：1，化学式为Fe₂O₃?H₂O
③中：n（H₂O）=

0.979-0.880

18

mol=0.0055mol，n（Fe₂O₃）=

0.880

160

mol=0.0055mol，则n（H₂O）：n（Fe₂O₃）=1：1，化学式为Fe₂O₃?H₂O
④中：n（H₂O）=

1.070-0.800

18

mol=0.015mol，n（Fe₂O₃）=

0.800

160

mol=0.005mol，则n（H₂O）：n（Fe₂O₃）=3：1，化学式为Fe₂O₃?3H₂O
答：结论为①④是Fe₂O₃?3H₂O；②③是Fe₂O₃?H₂O．

点评：本题考查化学方程式的计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意结合反应的方程式从质量守恒的角度列式计算，难度较大．