Question

今有由铁粉、Fe₂O₃粉及CuO粉末组成的混和物，跟2摩/升的H₂SO₄110毫升完全反应后得氢气896毫升（标况）．将反应物过滤，滤渣经干燥，冷却后称量为1.28克．滤液中的金属离子全部是Fe²⁺，将滤液稀释至200毫升，再从中取出50毫升，向其中逐滴加入1摩尔/升的NaOH溶液，边加边振荡，当加至20毫升时溶液开始出现沉淀．求：
（1）原混合物中的CuO多少克？
（2）Fe₂O₃是多少克？
（3）稀释后的200毫升滤液中Fe²⁺的摩尔浓度是多少？
（原子量Cu：64Fe：56O：16H：1S：32）

Answer 1

（1）1.28g铜的物质的量为：1.28g÷64g/mol=0.02mol，根据铜元素的质量守恒可以知道：
CuO-H₂SO₄ -Cu
1 1 1
0.02mol 0.02mol 0.02mol
所以氧化铜的质量为：0.02mol×80g/mol=1.6g；
（2）反应生成了氢气的物质的量为：0.896L÷22.4L/mol=0.04mol
即与铁反应的硫酸的物质的量为0.04mol
与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×1mol/L×0.02L=0.01mol，
故反应后稀释得到200mL溶液中含有的硫酸的物质的量为：0.01mol×4=0.04mol
所以与氧化铁反应的硫酸的物质的量为：0.11L×2mol/L-0.04-0.02mol-0.04mol=0.12mol
设氧化铁的物质的量为x
Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O
1 3
x 0.12mol

1

x

=

3

0.12mol

解得：x=0.04mol
故氧化铁的质量为：0.04mol×160g/mol=6.4g
（3）根据硫酸根离子的守恒可以知道与Fe²⁺结合的硫酸根离子为：2.2mol/L×0.1L-0.04mol=0.22mol-0.04mol=0.18mol
设硫酸亚铁的物质的量为c．
H₂SO₄→FeSO₄
1 1
0.18mol y

1

0.18mol

=

1

y

解得：y=0.18mol
即硫酸亚铁的物质的量浓度是：0.18mol÷0.2L=0.9mol/L，
答：稀释后的200毫升滤波中Fe²⁺的摩尔浓度是0.9mol/L．
故答案为：（1）1.6g；
（2）6.4g；
（3）0.9mol/L．