Question

17．為確定CuO和Fe₂O₃混合粉末中氧化鐵的含量，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)并得到相應(yīng)數(shù)據(jù)：取W g該混合物在H₂流中加熱，充分反應(yīng)后，得到的殘留固體的質(zhì)量為（W-5.6）g；另取W g該混合物用足量的稀硫酸溶解，之后加入50g鐵屑，反應(yīng)共生成1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，濾出固體殘留物并洗滌，烘干，稱得其質(zhì)量為42g．計(jì)算混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 Wg該混合物在H₂流中加熱，充分反應(yīng)后，減少的質(zhì)量為混合物中氧元素的質(zhì)量，則混合物中含有氧元素的物質(zhì)的量為：$\frac{5.6g}{16g/mol}$=0.35mol；
另取Wg該混合物用足量的稀硫酸溶解，反應(yīng)生成硫酸銅和硫酸鐵，之后加入50g鐵屑，反應(yīng)共生成1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，該氣體為氫氣，濾出固體殘留物并洗滌，烘干，稱的其質(zhì)量為42g，該殘留物為Fe和Cu的混合物，固體加入的鐵屑的質(zhì)量減少了（50-42）g=8g，反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化的原因?yàn)椋荷�成氫氣消耗Fe、與鐵離子反應(yīng)消耗鐵及Fe與銅離子反應(yīng)生成銅的質(zhì)量差，設(shè)原混合物中CuO和Fe₂O₃的物質(zhì)的量分別為x、y，根據(jù)氧元素守恒可知：x+3y=0.35，根據(jù)加入鐵屑后固體質(zhì)量變化可得：56（y+$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$）-8x=8，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算出氧化銅、氧化鐵的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算出混合物總質(zhì)量，從而可計(jì)算出原混合物中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：取W g該混合物在H₂流中加熱，充分反應(yīng)后，得到的殘留固體的質(zhì)量為（W-5.6）g，減少的質(zhì)量為混合物中氧元素的質(zhì)量，則混合物中含有氧元素的物質(zhì)的量為：$\frac{5.6g}{16g/mol}$=0.35mol；
另取W g該混合物用足量的稀硫酸溶解，反應(yīng)生成硫酸銅和硫酸鐵，之后加入50g鐵屑，反應(yīng)共生成1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，該氣體為氫氣，濾出固體殘留物并洗滌，烘干，稱的其質(zhì)量為42g，該殘留物為Fe和Cu的混合物，固體加入的鐵屑的質(zhì)量減少了（50-42）g=8g，反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化的原因?yàn)椋荷�成氫氣消耗Fe、與鐵離子反應(yīng)消耗鐵及Fe與銅離子反應(yīng)生成銅的質(zhì)量差，
設(shè)原混合物中CuO和Fe₂O₃的物質(zhì)的量分別為x、y，
根據(jù)氧元素守恒可知：x+3y=0.35，
根據(jù)加入鐵屑后固體質(zhì)量變化可得：56（y+$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$）-8x=8，
聯(lián)立解得：x=0.05mol、y=0.1mol，
則原混合物中含有氧化鐵的物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量為：160g/mol×0.1mol=16g，
原混合物中含有氧化銅的質(zhì)量為：80g/mol×0.05mol=4g，
所以原混合物中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{16g}{16g+4g}$×100%=80%，
答：混合物中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，明確反應(yīng)后前后質(zhì)量不會(huì)的根本原因?yàn)榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握差量法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．