Question

3．铁和氧化铁的混合粉末共0.6mol，投入足量的稀硫酸中充分反应后，收到4.48LH₂（标准状况下），并测得溶液中无Fe³⁺，问原混合粉末中铁和氧化铁的物质的量各为多少？

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，并测得溶液中无Fe³⁺，则无固体剩余物，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4.48L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．

解答 解：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，并测得溶液中无Fe³⁺，则无固体剩余物，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+x mol=0.6mol，
解得x=0.25mol，
答：原混合粉末中铁和氧化铁的物质的量各为0.35mol和0.25mol．

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．