鐵及其化合物相關(guān)計算解析

楊立超

(黑龍江省大慶實(shí)驗中學(xué) 163000)

例1 將一定量的 Fe2O3溶于鹽酸恰好完全反應(yīng)，加入11.2 g鐵粉后(無剩余),再加入 KSCN溶液無血紅色，求原試劑中的 Fe2O3的質(zhì)量.

分析最終的溶液加入KSCN溶液無血紅色說明溶液中已經(jīng)沒有Fe3+，只有Fe2+.

先和鹽酸作用生成，然后加入的鐵粉恰好和生成的Fe3+完全反應(yīng).涉及到的離子反應(yīng)：

根據(jù)以上離子方程式對應(yīng)關(guān)系如下：

Fe

↓

0.2mol 11.2g～0.2mol

故所求Fe2O3質(zhì)量為：

m(Fe2O3)=160 g/mol×0.2 mol=32 g

例2 在“例1”的基礎(chǔ)上，如果參加反應(yīng)鹽酸的體積為500 mL，則鹽酸的濃度是多少？

故所求鹽酸的濃度：

例3 將一定量的Fe2O3溶于鹽酸，加入11.2 g鐵粉(無剩余)后產(chǎn)生2240 mL氣體(標(biāo)況)，再加入KSCN溶液無血紅色,求原試劑中的Fe2O3的質(zhì)量.

分析由于最后加入KSCN溶液無血紅色，則最后溶液中只有Fe2+，而題中所涉及的反應(yīng)先后順序是

①Fe2O3溶于鹽酸；

②鐵粉和生成的Fe3+;

③鐵粉和鹽酸剩余的H+反應(yīng).

具體涉及的方程式：

根據(jù)以上離子方程式得出③中參與反應(yīng)的鐵粉是

Fe～H2～2240 mL～0.1 mol

再結(jié)合②反應(yīng)得

2Fe3+～Fe(11.2 g/(56 g/mol)-0.1 mol)=0.2 mol

在根據(jù)①反應(yīng)得

Fe2O3～2Fe3+～0.1 mol

故m(Fe2O3)=160 g/mol×0.1 mol=16 g

例4 由Fe、FeO、Fe2O3組成的混合物中加入100 mL 2 mol/L的鹽酸,恰好完全反應(yīng)，并放出448 mL氣體(標(biāo)況),滴入KSCN溶液沒有顏色變化則：

A.反應(yīng)后所得溶液中的Fe2+和Cl-的物質(zhì)的量之比為____.

B.混合物中，F(xiàn)e2O3和Fe的物質(zhì)的量的關(guān)系是Fe2O3____Fe.

例5 向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解放出224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體，在所得溶液中滴入KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)，若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量是：____g.

分析題干中“在所得溶液中滴入KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)”說明最后溶液中的溶質(zhì)就是FeCl2，根據(jù)原子守恒Fe2+全都來自于Fe、FeO、Fe3O4中的Fe原子，Cl-全都來自鹽酸中的Cl-.n(Fe2+)～2n(Cl-)～0.1 mol，最終由CO在高溫下還原該混合物實(shí)際上就是得到單質(zhì)鐵，故得到鐵的質(zhì)量m(Fe)=0.1 mol×56 g/mol=5.6 g.

例6 一鐵的氧化物樣品，用140 mL 5 mol/L的鹽酸恰好完全溶解:

①再加入2.8g鐵粉恰好溶解，滴入KSCN溶液不顯紅血色，則此氧化物的化學(xué)式：____.

②所得溶液還能與通入的0.56 L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)反應(yīng)，使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+，則此氧化物的化學(xué)式為：____.

分析①n(HCl)=0.14 L×5 mol/L=0.7 mol,n(O)=(1/2)×n(HCl)=(1/2)×0.7 mol=0.35 mol,n(Fe)=0.7 mol×(1/2)-(2.8 g÷56 g/mol)=0.3 mol

所以：n(Fe)∶n(O)=0.3 mol∶0.35 mol=6∶7該氧化物的化學(xué)式為Fe6O7.

②n(HCl)=0.14 L×5 mol/L=0.7 mol，n(Cl2)=0.56 L÷22.4 L/mol=0.025 mol，反應(yīng)中HCl的H元素與氧化物中O元素全部結(jié)合生成H2O，則氧化物中n(O)=(1/2)×n(HCl)=(1/2)×0.7 mol=0.35 mol，反應(yīng)后溶液成分為FeCl3，n(Cl-)=0.7 mol+0.025 mol×2=0.75 mol，則n(Fe)=0.75 mol×(1/3)=0.25 mol，

所以：n(Fe)∶n(O)=0.25 mol∶0.35 mol=5∶7，該氧化物的化學(xué)式為Fe5O7