Question

【題目】某種礦石中鐵元素以氧化物FemOn形式存在，現進行如下實驗：將少量鐵礦石樣品粉碎，稱取25.0 g樣品于燒杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不斷加熱、攪拌，濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0 g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6 g。剩下濾液用濃度為2 mol·L－1的酸性KMnO4滴定，至終點時消耗KMnO4溶液體積為25.0 mL。(提示：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，8H＋＋MnO4-＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。)

（1）計算該鐵礦石中鐵元素的質量分數。_____

（2）計算氧化物FemOn的化學式(m、n為正整數)。_______

Answer 1

【答案】56% Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)

【解析】

鐵礦石中加入稀硫酸充分溶解，FemOn與稀硫酸反應生成硫酸鐵和硫酸亞鐵的混合液，加入銅粉后溶液中Fe3＋與銅完全反應，Fe3＋全部轉變為Fe2＋，用濃度為2 mol·L－1的酸性KMnO4滴定，溶液中Fe2＋全部被氧化，Fe2＋全部轉變為Fe3＋。

（1）由題意可知，樣品中的鐵元素在加入銅粉后全部轉變為Fe2＋，由方程式8H＋＋MnO4-＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O可知，溶液中n(Fe2＋)＝5 n(MnO4—)=5×2molL-1×0.025L=0.25mol，根據鐵原子個數守恒可知氧化物中鐵元素的質量等于Fe2+的質量為0.25mol×56g/mol=14g，所以鐵礦石中鐵元素的質量分數為×100%=56%，故答案為：56%；

（2）由題意可知參加反應的銅的質量為10g-3.6g=6.4g，反應銅物質的量n(Cu)＝=0.1mol，由方程式2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋可知，溶液中n(Fe3＋)＝2n(Cu) =0.2mol，則溶液中n（Fe2+）=0.25mol-0.2mol=0.05mol，所以鐵的氧化物中n（Fe3+）：n（Fe2+）=0.2mol：0.05mol=4：1，故該鐵氧化物可表示為2Fe2O3FeO或Fe5O7，故答案為：Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)。