Question

【題目】分別取質量為a g的Fe2O3和CuO的混合固體粉末，進行如下實驗：

（1）固體粉末在加熱條件下用足量的CO還原，得到金屬混合物b g，將生成的CO2氣體用足量的澄清石灰水吸收后，產生c g白色沉淀。則a = ________g（用含b、c的代數式表示）。

（2）固體粉末溶于足量鹽酸后，加入適量的鐵粉，所得溶液中的金屬離子只有Fe2+，同時收集到224 mL H2（標準狀況下），共用去0.03 mol鐵粉。則原混合物中Fe2O3的物質的量是________（用含a的代數式表示）。

Answer 1

【答案】b + 4c/25 (a/80 – 0.02) mol

【解析】

（1）設Fe2O3的物質的量為x mol，CuO為y mol，根據混合物的質量及其主要的化學方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2和CO+CuOCu+CO2可知，足量的CO還原，得到金屬混合物為Fe和Cu，為b g，將生成的CO2氣體用足量的澄清石灰水吸收后，產生c g白色沉淀為碳酸鈣，則有n(CO2) = n(CaCO3)，列方程組進行解答；

（2）固體粉末溶于足量鹽酸后，加入適量的鐵粉，所得溶液中的金屬離子只有Fe2+，且有氫氣冒出，則說明溶液中的Fe3+、Cu2+和H+依次與鐵粉參與氧化還原反應，設參與反應的Fe2O3的物質的量為m mol，CuO的物質的量為n mol，根據化學方程式的等量關系及Fe2O3和CuO的混合固體粉末的質量，列方程組進行計算。

（1）設Fe2O3的物質的量為x mol，CuO為y mol，則有160g/mol×x mol + 80 g/mol×y mol = a g ①，根據化學方程式3CO+Fe2O32Fe+3CO2和CO+CuOCu+CO2，可知則得到的金屬混合物中Fe為2x mol，Cu為y mol，則有56 g/mol×2x mol + 64 g/mol×y mol = b g ②，白色沉淀為碳酸鈣，則n(CO2) = n(CaCO3) = = c/100 mol，增加的O原子來源于金屬氧化物，則金屬氧化物中O原子的物質的量為c/100 mol，即3x + y = c/100 mol ③，聯立①②③，可得a = （b + 4c/25）g，

故答案為：b + 4c/25；

（2）設固體粉末中Fe2O3的物質的量為m mol，CuO的物質的量為n mol，則160g/mol×m mol + 80 g/mol×n mol = a g ①，固體粉末溶于足量鹽酸后，得到Fe3+和Cu2+，當加入適量的鐵粉，所得溶液中的金屬離子只有Fe2+，同時收集到224 mL H2（標準狀況下），則發生的反應分別為：

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Fe3+ = 3Fe2+，

，

同理，CuO+2H+=Cu2++H2O，Fe + Cu2+ = Cu+Fe2+，

，

Fe+2H+=Fe2++H2↑，

,共用去0.03 mol鐵粉，則m mol + n mol + 0.01 mol = 0.03 mol②，聯立方程①和②，則m = (a/80 – 0.02) mol，

故答案為：(a/80 – 0.02) mol。