Question

3．m g Fe、Fe₃O₄、Fe₂O₃的混合物用足量H₂還原，固體質量減少4.8g；若將等質量的混合物加入足量的稀硝酸中，產生2.24LNO氣體（標準狀況下）．有關該混合物的下列說法不正確的是（　　）

• A． 參加反應的H₂和硝酸的物質的量之比為3：1
• B． 混合物中氧原子的物質的量為0.3mol
• C． 混合物中鐵原子的物質的量為0.3mol
• D． 參加反應的硝酸的物質的量為1mol

Answer 1

分析 m g Fe、Fe₃O₄、Fe₂O₃的混合物可以看作Fe、FeO、Fe₂O₃混合物，用足量H₂還原得到Fe與H₂O，固體質量減少4.8g為混合物中氧元素質量，氧原子物質的量為0.3mol，若將等質量的混合物加入足量的稀硝酸中，反應得到Fe（NO₃）₃，同時產生2.24LNO氣體（標準狀況下），其物質的量為0.1mol，設Fe、FeO、Fe₂O₃的物質的量分別為xmol、ymol、zmol，根據氧原子守恒有y+3z=0.3，根據電子轉移守恒有：3x+y=0.1×3，整理可得x=z，即Fe、FeO、Fe₂O₃混合物中Fe、Fe₂O₃的物質的量之比為1：1，則原混合物可以看作FeO，且n（FeO）=n（O）=0.3mol．
根據氧原子、H原子守恒計算參加反應氫氣物質的量，反應中硝酸起氧化劑、酸性作用，根據Fe原子守恒計算起酸性作用的硝酸，根據N原子守恒計算起氧化劑作用的硝酸，再根據N原子守恒計算消耗硝酸總物質的量，據此解答．

解答 解：m g Fe、Fe₃O₄、Fe₂O₃的混合物可以看作Fe、FeO、Fe₂O₃混合物，用足量H₂還原得到Fe與H₂O，固體質量減少4.8g為混合物中氧元素質量，氧原子物質的量為$\frac{4.8g}{16g/mol}$=0.3mol，若將等質量的混合物加入足量的稀硝酸中，反應得到Fe（NO₃）₃，同時產生2.24LNO氣體（標準狀況下），其物質的量為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，設Fe、FeO、Fe₂O₃的物質的量分別為xmol、ymol、zmol，根據氧原子守恒有y+3z=0.3，根據電子轉移守恒有：3x+y=0.1×3，整理可得x=z，即Fe、FeO、Fe₂O₃混合物中Fe、Fe₂O₃的物質的量之比為1：1，則原混合物可以看作FeO，且n（FeO）=n（O）=0.3mol．
A．根據氧原子守恒：n（H₂O）=n（O）=0.3mol，由H原子守恒則n（H₂）=n（H₂O）=0.3mol，反應中硝酸起氧化劑、酸性作用，根據Fe原子守恒：n[Fe（NO₃）₃]=n（FeO）=0.3mol，由N原子守恒可知起氧化劑作用的硝酸與NO物質的量相等，故消耗硝酸總物質的量為0.3mol×3+0.1mol=1mol，及參加反應的H₂和硝酸的物質的量之比為0.3mol：1mol=3：10，故A錯誤；
B．由上述分析可知，混合物中氧原子的物質的量為0.3mol，故B正確；
C．由上述分析可知，混合物中鐵原子的物質的量為0.3mol，故C正確；
D．由A中計算可知，參加反應的硝酸的物質的量為1mol，故D正確，
故選：A．

點評 本題考查有關混合物反應的計算，關鍵是通過計算將原混合物轉化為單一的FeO進行解答，側重考查學生分析計算能力，難度較大．