一道高二化学计算题,求急速帮忙

由铜和氧化铁组成的混合物8.64克,用含0.22mol硫酸的浓硫酸完全溶解,溶液用水稀释,再加入过量铁粉,产生气体1.12L(标况下),过滤出金属固体1.2克,求铜和氧化... 由铜和氧化铁组成的混合物8.64克,用含0.22mol硫酸的浓硫酸完全溶解,溶液用水稀释,再加入过量铁粉,产生气体1.12L(标况下),过滤出金属固体1.2克,求铜和氧化铁及加入铁粉多少克。 展开
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普翼烟清昶
2020-03-23 · TA获得超过3874个赞
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分析:混合物加入浓硫酸中发生如下反应:Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O;Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O;此时将溶液稀释,剩余的浓硫酸则被稀释为稀硫酸(所以与铁粉反应生成H2而不是SO2)。因为氧化性大小为:Fe3+>Cu2+>H+;所以想溶液中加入铁粉依次发生如下反应:Fe
+
2Fe3+
=
3Fe2+;Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
解:依题意可知生成的H2的物质的量为n(H2)=V÷Vm=1.12L÷22.4L/mol=0.05mol;
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
1
1
1
n(Fe)
n(H2SO4)
0.05mol
解得n(Fe)=0.05mol;n(H2SO4)=0.05mol;
所以与混合物的硫酸的物质的量为0.22mol-0.05mol=0.17mol;
设原混合物中含有铜的物质的量为x,含有氧化铁的物质的量为y;
Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O;
1
2
x
n'(H2SO4)
解得:
n'(H2SO4)=2x;
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O;
1
3
y
n''(H2SO4)
n''(H2SO4)=3y;
又有:m(Cu)=64x;m(Fe2O3)=160y;
所以有方程组2x+3y=0.17mol;64x+160y=8.64g;解得x=0.01mol;y=0.05mol;
所以m(Cu)=0.64g;m(Fe2O3)=8g;
根据铜元素铁元素守恒可得:
Cu

CuSO4

1
1
0.01mol
n(CuSO4)
解得:n(CuSO4)=0.01mol;
Fe2O3

2Fe3+
1
2
0.05mol
n(Fe3+)
解得:n(Fe3+)=0.1mol;
Fe
+
2Fe3+
=
3Fe2+;
1
2
n(Fe)
0.1mol
解得:n(Fe)=0.05mol;
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;
1
1
n'(Fe)
0.01mol
解得n'(Fe)=0.01mol;
所以参加反应的铁粉的质量为m(Fe)=n×M=(0.01mol+0.05mol)×56g/mol=3.36g;
根据质量守恒可得:溶解的铜全部又被置换出来了所以置换出的铜的质量为0.64g,所以过量的铁粉的质量m'(Fe)=1.2g-0.64g=0.56g;
所以加入的铁粉的质量为m(Fe)+m'(Fe)=3.36g+0.56g=3.92g;
答:铜和氧化铁及加入铁粉的质量各0.64g,8.0g,3.92g。
易入误区:错把滤除的固体当做置换出的铜单质;因为题设中说假如的铁粉试过量的,所以滤除的固体除了置换出的铜还有反应剩余的铁粉。
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