Question

13．现有Fe₂O₃和Fe₃O₄组成的混合物Wg，将其投入到360mL5mol/L的盐酸中，再加入22.4g铁粉，固体恰好完全溶解，收集到标准状况下气体4480mL，向反应后溶液中滴加KSCN溶液，无颜色变化，请计算：
（1）W=39.2g；
（2）完全反应后溶液中溶质的浓度为2.5mol/L（假设反应后溶液的体积不变）

Answer 1

分析 （1）22.4g铁粉的物质的量为：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，标准状况下4480mL氢气的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，生成0.2mol氢气消耗Fe的物质的量为0.2mol，则反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺消耗铁粉的物质的量为0.2mol，设Fe₂O₃和Fe₃O₄分别为xmol和ymol，并据Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O
，Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，建立起x，y之间的关系，进而求得Fe₂O₃和Fe₃O₄物质的量，并求质量；
（2）固体恰好完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，反应后溶液中的溶质为FeCl₂，根据氯元素守恒n（HCl）=2n（FeCl₂）=0.36L×5mol/L，故n（FeCl₂）=0.9mol，并据c（FeCl₂）=$\frac{n}{V}$进行计算；

解答 解：（1）22.4g铁粉的物质的量为：$\frac{22.4g}{56g/mol}$=0.4mol，标准状况下4480mL氢气的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
设Fe₂O₃和Fe₃O₄分别为xmol和ymol，
Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O
1            6           2
x           6x         2x
则：n1（HCl）=6x，n1（FeCl₃）=2x，
Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O
1              8       2           1
y              8y     2y         y
则：n2（HCl）=8y，n2（FeCl₃）=2y，n1（FeCl₂）=y，
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
1       2      1       1
0.2   0.4   0.2    0.2
则：n1（Fe）=0.2mol，n3（HCl）=0.4mol，n2（FeCl₂）=0.2mol，
据2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺消耗铁粉的物质的量为0.4mol-0.2mol=0.2mol，则n（Fe³⁺）=0.4mol，n3（Fe²⁺）=0.6mol，根据元素守恒故n（Fe³⁺）=n1（FeCl₃）+n2（FeCl₃）=2x+2y=0.4①，消耗盐酸总量为6x+8y+0.4=0.36L×5mol/L②，联立①②解得x=0.1mol，y=0.1mol，则n（Fe₂O₃）=0.1mol，n（Fe₃O₄）=0.1mol，
故w=m（Fe₂O₃）+m（Fe₃O₄）=0.1mol×160g/mol+0.1mol×232g/mol=39.2g，
故答案为：39.2g；
（2）固体恰好完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，反应后溶液中的溶质为FeCl₂，根据氯元素守恒n（HCl）=2n（FeCl₂）=0.36L×5mol/L，故
n（FeCl₂）=0.9mol，c（FeCl₂）=$\frac{0.9mol}{0.36L}$=2.5mol/L，
故答案为：2.5mol/L．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握元素守恒定律在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．