问题 填空题

工业上常用废铁屑溶于一定浓度的硫酸溶液制备绿矾( FeSO4•7H2O ).

(1)若用98% 1.84g/cm3的浓硫酸配制生产用28%的硫酸溶液,则浓硫酸与水的体积比约为1:______.

(2)为测定某久置于空气的绿矾样品中Fe2+的氧化率,某同学设计如下实验:取一定量的样品溶于足量的稀硫酸中,然后加入5.00g铁粉充分反应,收集到224mL(标准状况)气体,剩余固体质量为3.88g,测得反应后的溶液中Fe2+的物质的量为0.14mol(不含Fe3+).则该样品中Fe2+离子的氧化率为______.

(3)硫酸亚铁铵[(NH42SO4•FeSO4•6H2O](俗称莫尔盐),较绿矾稳定,在氧化还原滴定分析中常用来配制Fe2+的标准溶液.现取0.4g Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40mL 0.150mol/L KMnO4溶液处理,发生反应如下:

8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O,6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O,反应后煮沸溶液,赶尽SO2,剩余的KMnO4恰好与V mL 0.2mol/L (NH42Fe(SO42溶液完全反应.已知:MnO4-+Fe2++H+--Mn2++Fe3++H2O(未配平)①V的取值范围为______;②若V=35,试计算混合物中CuS的质量分数.

答案

(1)设浓硫酸的体积为xmL,水的体积为ymL;稀释前后硫酸的质量不变,

所以

1.84x×98%
1.84x+1.0y
×100%=28%,解得x:y=1:4.6,故答案为:4.6;

(2)设与酸反应生成氢气需要的铁的质量为x,生成的硫酸亚铁的物质的量为y,

      Fe+2H+=Fe 2++H2

     56g    1mol   22.4L

     x       y      0.224L

解得x=0.56g,y=0.01mol,

与Fe3+反应需要的铁的质量为5.00g-3.88g-0.56g=0.56g,

与铁反应需要的三价铁离子的物质的量为m,生成的二价铁离子的物质的量为n,

Fe+2Fe3+=3Fe2+

56g 2mol  3mol

0.56g m    n

解得m=0.02mol,n=0.03mol,

所以原来溶液中二价铁离子的物质的量为0.14mol-0.01mol-0.03mol=0.1mol,

所以氧化率为

0.02mol
0.1mol+0.02mol
=16.7%,

 故答案为:16.7%;

(3)①高锰酸钾的物质的量为:0.040L×0.150mol/L=0.006mol,

假设固体混合物全部为Cu2S,需要高锰酸钾的物质的量为x,

8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O

8      5

x     

0.4g
160g

x=0.004mol

剩余的高锰酸钾的物质的量为0.006mol-0.004mol=0.002mol,

0.002mol高锰酸钾和(NH42Fe(SO42溶液完全反应.

  MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

1mol    5mol

0.002mol  1×10-3VL×0.2mol/L

解得V=50,

假设固体混合物全部为CuS,需要高锰酸钾的物质的量为y,

6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O

6     5

y    

0.4g
96g

y=0.005mol

剩余的高锰酸钾的物质的量为0.006mol-0.005mol=0.001mol.

0.001mol高锰酸钾和(NH42Fe(SO42溶液完全反应.

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

1mol       5mol

0.001mol   1×10-3VL×0.2mol/L

解得V=25,

故答案为:25<V<50;  

 ②若V=35,与35mL(NH42Fe(SO42溶液完全反应需要高锰酸钾的物质的量为:

    MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

  1mol    5mol

0.014mol  0.035L×0.2mol/L

所以高锰酸钾的物质的量为0.0014mol,

故与固体混合物反应的高锰酸钾的物质的量为0.006mol-0.0014mol=0.0046mol,

设Cu2S的质量为xg,CuS的质量为yg,x+y=0.40g.

8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O

8mol    800g

0.01xmol xg

 6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O

 6mol   480g

0.0125ymol  yg

x+y=0.4
0.01xmol+0.0125ymol=0.0046mol

解得

x=0.16
y=0.24

则混合物中CuS的质量分数=

0.24g
0.4g
×100%=60%,

答:混合物中CuS的质量分数为60%.

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