Question

在铁和氧化铁的混合物15g中加入150mL稀H₂SO₄放出氢气1.68L（标准状况）．当反应停止后，铁和氧化铁均无剩余，且溶液中无Fe³⁺存在．为了中和过量H₂SO₄，并使Fe²⁺完全转化为Fe（OH）₂沉淀，共耗用3 mol/L NaOH，溶液200mL．求：
①混合物中铁和氧化铁各多少克？
②稀H₂SO₄的物质的量浓度为多少？

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：①铁和氧化铁均无剩余，且溶液中无Fe³⁺存在，反应生成FeSO₄，设Fe、氧化铁的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及电子转移守恒列方程计算解答；
②铁和氧化铁与硫酸反应后溶液中溶质为FeSO₄、H₂SO₄，加入NaOH溶液使铁完全转化成Fe（OH）₂，产生反应后的溶液溶质只有Na₂SO₄，根据硫酸根守恒，则n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄），根据钠离子守恒，则n（Na₂SO₄）=

1

2

n（NaOH），据此计算出原硫酸溶液中硫酸的物质的量，进而计算硫酸的物质的量浓度．

解答： 解：①铁和氧化铁与硫酸反应均无剩余，且溶液中无Fe³⁺存在，反应生成FeSO₄，生成氢气为

1.68L

22.4L/mol

=0.075mol，
设Fe、氧化铁的物质的量分别为xmol、ymol，则：
根据二者质量，可得：56x+160y=15
根据电子转移守恒，可得：2x=2y+0.075×2
联立方程，解得x=0.125 y=0.05
故m（Fe）=0.125mol×56g/mol=7g，m（Fe₂O₃）=0.05mol×160g/mol=8g，
答：混合物中铁为7g、氧化铁为8g；
②铁和氧化铁与硫酸反应后溶液中溶质为FeSO₄、H₂SO₄，加入NaOH溶液使铁完全转化成Fe（OH）₂，产生反应后的溶液溶质只有Na₂SO₄，根据硫酸根守恒，则n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄），根据钠离子守恒，则n（Na₂SO₄）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×3mol/L×0.2L=0.3mol，c（H₂SO₄）=

0.3mol

0.15L

=2mol/L，
答：稀H₂SO₄的物质的量浓度为2mol/L．

点评：本题考查混合物计算，清楚发生的反应是解题关键，注意利用守恒思想计算，侧重考查学生分析思维能力的考查，难度中等．