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17.为确定CuO和Fe2O3混合粉末中氧化铁的含量,某同学做了如下实验并得到相应数据:取W g该混合物在H2流中加热,充分反应后,得到的残留固体的质量为(W-5.6)g;另取W g该混合物用足量的稀硫酸溶解,之后加入50g铁屑,反应共生成1.12L(标准状况)气体,滤出固体残留物并洗涤,烘干,称得其质量为42g.计算混合物中Fe2O3的质量分数.

分析 Wg该混合物在H2流中加热,充分反应后,减少的质量为混合物中氧元素的质量,则混合物中含有氧元素的物质的量为:$\frac{5.6g}{16g/mol}$=0.35mol;
另取Wg该混合物用足量的稀硫酸溶解,反应生成硫酸铜和硫酸铁,之后加入50g铁屑,反应共生成1.12L(标准状况)气体,该气体为氢气,滤出固体残留物并洗涤,烘干,称的其质量为42g,该残留物为Fe和Cu的混合物,固体加入的铁屑的质量减少了(50-42)g=8g,反应前后固体质量变化的原因为:生成氢气消耗Fe、与铁离子反应消耗铁及Fe与铜离子反应生成铜的质量差,设原混合物中CuO和Fe2O3的物质的量分别为x、y,根据氧元素守恒可知:x+3y=0.35,根据加入铁屑后固体质量变化可得:56(y+$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$)-8x=8,据此进行计算出氧化铜、氧化铁的物质的量,再根据m=nM计算出混合物总质量,从而可计算出原混合物中氧化铁的质量分数.

解答 解:取W g该混合物在H2流中加热,充分反应后,得到的残留固体的质量为(W-5.6)g,减少的质量为混合物中氧元素的质量,则混合物中含有氧元素的物质的量为:$\frac{5.6g}{16g/mol}$=0.35mol;
另取W g该混合物用足量的稀硫酸溶解,反应生成硫酸铜和硫酸铁,之后加入50g铁屑,反应共生成1.12L(标准状况)气体,该气体为氢气,滤出固体残留物并洗涤,烘干,称的其质量为42g,该残留物为Fe和Cu的混合物,固体加入的铁屑的质量减少了(50-42)g=8g,反应前后固体质量变化的原因为:生成氢气消耗Fe、与铁离子反应消耗铁及Fe与铜离子反应生成铜的质量差,
设原混合物中CuO和Fe2O3的物质的量分别为x、y,
根据氧元素守恒可知:x+3y=0.35,
根据加入铁屑后固体质量变化可得:56(y+$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$)-8x=8,
联立解得:x=0.05mol、y=0.1mol,
则原混合物中含有氧化铁的物质的量为0.1mol,质量为:160g/mol×0.1mol=16g,
原混合物中含有氧化铜的质量为:80g/mol×0.05mol=4g,
所以原混合物中氧化铁的质量分数为:$\frac{16g}{16g+4g}$×100%=80%,
答:混合物中Fe2O3的质量分数为80%.

点评 本题考查了混合物反应的计算,题目难度中等,明确反应后前后质量不会的根本原因为解答关键,注意掌握差量法在化学计算中的应用,试题培养了学生的分析能力及化学计算能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

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(2)如图是一定的温度和压强下是N2和H2反应生成1molNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学反应方程式:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-2(b-a)kJ•mol-1.(热量Q的数值用含字母a、b的代数式表示)
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C.达到平衡时若减少容器的体积,正反应速率将大于逆反应速率.
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(4)在催化剂存在下,NH3可用来消除NO的污染,生成两种对环境无害的物质.写出反应的化学方程式:4NH3+6NO$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$5N2+6H2O;该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比是2:3
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(4)“沉淀3”是(写电子式).
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20.我国海水资源丰富,开发和利用海水资源是当前科学研究的一个重要项目,如图是海水综合利用的一个方面:

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A.③②①⑤④B.①②③⑤④C.②③①④⑤D.③⑤②①④

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