Question

（10分）将54.4 g铁粉和氧化铁的混合物中加入200 mL的稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气4.48 L（标准状况）．反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，求：⑴．混合物铁和氧化铁各是多少克？⑵．原稀硫酸物质的量浓度？⑶．反应后得到FeSO₄的物质的量是多少？

Answer

⑴．设铁粉的物质的量为x，氧化铁的物质的量为y。

据：Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑和Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋ 可以得到：

x－y＝0.2 mol

56x＋160y＝54.4 g 解得：x＝0.4mol，y＝0.2mol 。

所以铁的质量为22.4g，氧化铁的质量为32g。

⑵．反应中共生成FeSO4 0.8mol，所以消耗H2SO4 的物质的量为0.8mol，稀硫酸的浓度为0.8mol/0.2L＝4.0mol/L。

⑶．根据铁元素的物质的量守恒，反应后FeSO4 的物质的量为0.8mol。

【解析】

试题分析：

由题意可知：（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、（2）Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋、（3）Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑，要满足题意，铁粉一部分和三价铁离子反应，一部分和硫酸反应；所以设铁粉的物质的量为x，质量为56x，氧化铁的物质的量为y,其质量为160y，得到第一个方程程式：56x+160y=54.4g,由方程式（2）可知，与硫酸反应的铁粉的物质的量为x-y,同时由生成的H2标况下的体为22.4L可知，x-y=22.4L/22.4L·mol=0.2mol; 两个方程式联立即可求得x＝0.4mol，y＝0.2mol ；所以铁的质量为22.4g，氧化铁的质量为32g。

（2）由题意和方程式（2）（3）可知，溶液最终为FeSO4，所以亚铁离子的物质的量等于硫酸根离子的物质的量；反应中共生成FeSO4 0.8mol，所以消耗H2SO4 的物质的量为0.8mol，稀硫酸的浓度为0.8mol/0.2L＝4.0mol/L。

⑶．根据铁元素的物质的量守恒，反应后FeSO4 的物质的量为0.8mol。

考点： 铁、二价铁离子、三价铁离子的相互转化和计算。