Question

有铁和三氧化二铁组成的粉末状混合物19.2g，向其中加入250mL未知浓度的稀硫酸，当固体全部溶解时，放出3.

有铁和三氧化二铁组成的粉末状混合物19.2g，向其中加入250mL未知浓度的稀硫酸，当固体全部溶解时，放出3.36L氢气（标准状况）．经测定，反应后的溶液中c（H+）为1.6mol/L，且溶液中不含三价铁离子，求：（l）混合物中铁和三氧化二铁的质量各为多少克？______（2）所加稀硫酸的物质的量浓度是多少？（要求写出详细的解题过程）______．

Answer 1

（1）将稀硫酸加入铁和三氧化二铁的混合物中发生的离子反应为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；反应后氢离子有剩余，说明铁和氧化铁完全反应，设铁的物质的量为x，氧化铁的物质的量为y，根据质量关系可得：①56x+160y=19.2；
生成的标况下3.36L氢气的物质的量为：

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，生成0.15mol氢气得到了0.15mol×2=0.3mol电子；ymol氧化铁反应变成亚铁离子得到了2ymol电子；xmol铁失去2xmol电子，根据电荷守恒可得：②2y+0.3=2x，根据①②组成方程组解得：

x＝0.2mol y＝0.05

，
所以混合物中铁的质量为：56g/mol×0.2mol=11.2g；氧化铁的质量为：160g/nol×0.05mol=8g，
故答案为：Fe 11.2g，Fe₂O₃ 8g；
（2）铁、氧化铁和硫酸完全反应后生成FeSO₄，根据原子守恒，铁和氧化铁消耗的硫酸的物质的量为：n（H₂SO₄）=n（Fe）+2n（Fe₂O₃）=0.2mol+0.05mol×2=0.3mol，消耗的硫酸的浓度为：c（H₂SO₄）=

0.3mol

0.25L

=1.2mol/L，剩余的硫酸的浓度为：c（H₂SO₄）=

1

2

×c（H⁺）=0.8mol/L，故所加稀硫酸的物质的量浓度为：1.2mol/L+0.8mol/L=2mol/L，
故答案为：2 mol/L．