Question

【題目】將一定質量Fe、Fe2O3和CuO的混合粉末投入到100 mL 1.80 molL-1的硫酸中，充分反應后收集到標準狀況下0.896 L H2，又測得反應后的混合體系中只有FeSO4溶液和1.28 g固體Cu。請你確定原混合粉末中Fe的質量_____________。(要求寫出簡要推理過程)

Answer 1

【答案】5.60 g

反應后的溶液中僅有FeSO4，據此可求出Fe元素的總量為0.18mol；固體混合物與硫酸反應時，還原劑僅Fe單質，氧化劑則有Fe2O3，CuO以及硫酸中的一部分H+，并且可以根據題中的信息直接求出CuO的量為0.02mol以及起氧化作用的H+的量為0.04×2=0.08mol，再結合求出的Fe元素的總量，設Fe的量為x，列反應過程中的電子得失守恒式：，即可求出Fe為0.1mol，質量即為5.60g。

【解析】

反應后的溶液中只有FeSO4，即硫酸恰好反應完，所以根據硫酸的物質的量可知，固體混合物中Fe元素總量為：；反應前的固體中Fe有兩種形式一種是Fe單質，一種是Fe2O3，說明反應過程中Fe單質全部被氧化為Fe2+，Fe3+全部被還原為Fe2+；固體混合中Cu是以CuO的形式存在，反應后也全被還原為Cu單質；此外，固體混合物與硫酸反應時還生成了標況下0.896LH2即0.04mol，這來源于H+被還原。因此，鐵單質轉移的電子的物質的量與Fe2O3，CuO以及H+被還原轉移的電子的物質的量相等，假設混合物中鐵的物質的量為xmol，列電子得失守恒式：，解得x=0.10mol，即Fe的質量為5.60g。