题目

题型：姜堰市二模难度：来源：

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[（NH₄）₂SO₄•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 （NH₄）₂Fe（SO₄）₂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（NH₄）₂Fe（SO₄）₂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（NH₄）₂Fe（SO₄）₂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（NH₄）₂Fe（SO₄）₂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%．