(2011?姜堰市二模)工業(yè)上常用廢鐵屑溶于一定濃度的硫酸溶液制備綠礬( FeSO4?7H2O ).
(1)若用98% 1.84g/cm3的濃硫酸配制生產(chǎn)用28%的硫酸溶液,則濃硫酸與水的體積比約為1:
4.6
4.6

(2)為測(cè)定某久置于空氣的綠礬樣品中Fe2+的氧化率,某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):取一定量的樣品溶于足量的稀硫酸中,然后加入5.00g鐵粉充分反應(yīng),收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,剩余固體質(zhì)量為3.88g,測(cè)得反應(yīng)后的溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為0.14mol(不含F(xiàn)e3+).則該樣品中Fe2+離子的氧化率為
16.7%
16.7%

(3)硫酸亞鐵銨[(NH42SO4?FeSO4?6H2O](俗稱莫爾鹽),較綠礬穩(wěn)定,在氧化還原滴定分析中常用來配制Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液.現(xiàn)取0.4g Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40mL 0.150mol/L KMnO4溶液處理,發(fā)生反應(yīng)如下:
8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O,6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O,反應(yīng)后煮沸溶液,趕盡SO2,剩余的KMnO4恰好與V mL 0.2mol/L (NH42Fe(SO42溶液完全反應(yīng).已知:MnO4-+Fe2++H+--Mn2++Fe3++H2O(未配平)①V的取值范圍為
25<V<50
25<V<50
;②若V=35,試計(jì)算混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
分析:(1)根據(jù)硫酸的質(zhì)量守恒計(jì)算硫酸和水的體積比;
(2)先根據(jù)氫氣的體積計(jì)算生成氫氣需要鐵的質(zhì)量及生成的二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量,再根據(jù)總減少的鐵的質(zhì)量減去生成氫氣需要鐵的質(zhì)量即為與三價(jià)鐵離子反應(yīng)需要鐵的質(zhì)量,根據(jù)與三價(jià)鐵離子反應(yīng)鐵的質(zhì)量計(jì)算三價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量和生成二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量,總二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量減去上述二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量即為原溶液中二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量,三價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量與原溶液中二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子之和的比值即為氧化率;
(3)①采用極限法計(jì)算與固體混合物反應(yīng)需要的高錳酸鉀的物質(zhì)的量,剩余的高錳酸鉀與(NH42Fe(SO42溶液反應(yīng)計(jì)算需要的(NH42Fe(SO42溶液的體積;
②先根據(jù)(NH42Fe(SO42的物質(zhì)的量計(jì)算與其反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量,設(shè)固體混合物中兩固體的質(zhì)量,根據(jù)兩固體的質(zhì)量計(jì)算需要的高錳酸鉀的物質(zhì)的量,然后列式計(jì)算出兩固體的質(zhì)量,根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可.
解答:解:(1)設(shè)濃硫酸的體積為xmL,水的體積為ymL;稀釋前后硫酸的質(zhì)量不變,
所以
1.84x×98%
1.84x+1.0y
×100%=28%
,解得x:y=1:4.6,故答案為:4.6;
(2)設(shè)與酸反應(yīng)生成氫氣需要的鐵的質(zhì)量為x,生成的硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為y,
      Fe+2H+=Fe 2++H2
     56g    1mol   22.4L
     x       y      0.224L
解得x=0.56g,y=0.01mol,
與Fe3+反應(yīng)需要的鐵的質(zhì)量為5.00g-3.88g-0.56g=0.56g,
與鐵反應(yīng)需要的三價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量為m,生成的二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量為n,
Fe+2Fe3+=3Fe2+
56g 2mol  3mol
0.56g m    n
解得m=0.02mol,n=0.03mol,
所以原來溶液中二價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量為0.14mol-0.01mol-0.03mol=0.1mol,
所以氧化率為
0.02mol
0.1mol+0.02mol
=16.7%
,
 故答案為:16.7%;
(3)①高錳酸鉀的物質(zhì)的量為:0.040L×0.150mol/L=0.006mol,
假設(shè)固體混合物全部為Cu2S,需要高錳酸鉀的物質(zhì)的量為x,
8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O
8      5
x     
0.4g
160g

x=0.004mol
剩余的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.006mol-0.004mol=0.002mol,
0.002mol高錳酸鉀和(NH42Fe(SO42溶液完全反應(yīng).
  MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
1mol    5mol
0.002mol  1×10-3VL×0.2mol/L
解得V=50,
假設(shè)固體混合物全部為CuS,需要高錳酸鉀的物質(zhì)的量為y,
6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O
6     5
y    
0.4g
96g

y=0.005mol
剩余的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.006mol-0.005mol=0.001mol.
0.001mol高錳酸鉀和(NH42Fe(SO42溶液完全反應(yīng).
MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
1mol       5mol
0.001mol   1×10-3VL×0.2mol/L
解得V=25,
故答案為:25<V<50;  
 ②若V=35,與35mL(NH42Fe(SO42溶液完全反應(yīng)需要高錳酸鉀的物質(zhì)的量為:
    MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
  1mol    5mol
0.014mol  0.035L×0.2mol/L
所以高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.0014mol,
故與固體混合物反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.006mol-0.0014mol=0.0046mol,
設(shè)Cu2S的質(zhì)量為xg,CuS的質(zhì)量為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

則混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
0.24g
0.4g
×100%=60%
,
答:混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%.
點(diǎn)評(píng):本題考查了根據(jù)方程式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算,難度較大,注意解答討論題時(shí)采用極限法,根據(jù)極限法計(jì)算出其取值范圍.
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