Question

{高一化学}，1道计算题，详细解释，谢谢你哦！

向一定物质的量的Fe3O4和 Fe 的混合物中加入50mL 2mol/L的 H2SO4溶液，在一定条件下恰好使混合物完全溶解，放出 448mL（标准状况下）气体，向所得溶液中加入 KSCN溶液，无红色出现。则用足量的 CO在高温下与相同质量的此混合物充分反应，能得到铁的质量为多少？

Answer 1

【本题的解题思路是欲求最终还原的Fe的质量，那么确定了混合物中Fe元素的物质的量即可】

整个参与反应的硫酸的物质的量n(H2SO4)=0.05*2=0.10(mol)
由关系式 Fe~H2SO4~H2， 已知n(H2)=0.448/22.4=0.02(mol) 故第一部分的n1(Fe)=n(H2)=0.02mol
溶解第一部分的铁消耗了硫酸n1(H2SO4)=0.02mol

思考为什么溶液中加入KSCN后无红色产生。首先Fe3O4可以看成Fe2O3·FeO的组成，所以Fe3O4反应后会生成Fe3+ 和 Fe2+：
Fe3O4 + 4H2SO4== FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
参与以上这步反应的硫酸n2(H2SO4)=0.10-0.02=0.08(mol)[题目说硫酸恰好使混合物溶解，即说明硫酸没有浪费]，所以共反应了n(Fe3O4)=0.02mol
但是由于此时还有Fe未反应完，生成的Fe3+继续和Fe归中：
Fe+ 2Fe3+ == 3Fe2+
由于上步已知n(Fe3+)=0.04mol, 所以此步将Fe3+耗尽的n2(Fe)=0.02mol，这就是第二部分的铁的物质的量。

那么我们知道了混合物中的铁的总物质的量n(Fe)=n1(Fe)+n2(Fe)+3*n(Fe3O4)=0.02+0.02+3*0.02=0.10(mol)
那么CO还原由于物质的量守恒可知将得到0.1mol的单质铁，总质量为0.1*56=5.6(g)

追问

【混合物中的铁的总物质的量n(Fe)=n1(Fe)+n2(Fe)+3*n(Fe3O4)】中的3*n(Fe3O4）我不太明白，请解释一下，行吗？谢谢
【那么CO还原由于物质的量守恒可知将得到0.1mol的单质铁】能帮我写一下化学方程式吗，谢谢你，我定采纳！

追答

嗯，关于你的两个问题，这么来思考：
为什么Fe3O4前面乘以3，那是因为1molFe3O4含有3molFe对吧，换句话说1molFe3O4可以还原出3molFe。所以混合物中铁的总物质的量对于Fe3O4来说实际上有三份，这就是乘以3的原因。这种思路在后续水解平衡中写平衡式也会用到，一定要理解。

这个用元素守恒的思想，不要过分依赖方程式，对于高中物质的量一章来说，守恒才是王道。你这么想，无论铁的氧化物什么形式，最终还原不都是生成Fe么，而且还原过程中Fe元素没有损失吧，所以混合物中有多少mol的Fe，那么还原出来的理论上就应该有多少molFe吧，因为上面已经得出了混合物中Fe的物质的量为0.1mol，这里就直接一个守恒就过来了。你去写化学反映方程式的话反而就落入题目中设定的圈套了。
【实在要写，也只有Fe3O4反应：Fe3O4 + 4CO==(高温) 3Fe + 4CO2】你看，1molFe3O4不是生成3mol的Fe麽……

Answer 2

我只能说、最讨厌计算题了