某资料说铁锈的成分为:Fe2O3·H2O和FeCO3的混合物,根据此记载,某实

某资料说铁锈的成分为:Fe2O3·H2O和FeCO3的混合物,根据此记载,某实验兴趣小组设计下列实验来验证其中是否含有碳酸亚铁。

①取一高度腐蚀的干燥铁钉,称其质量为1004 g,在氮气保护下,充分加热,冷却后称得质量为892 g。

②将①得到的残渣投入到500 mol·L-1的硫酸中,不断添加硫酸直到残渣完全溶解时,恰好用去硫酸3100 mL。整个过程中无气体放出。试回答下列问题:

(1)铁锈中是否含有碳酸亚铁?理由是什么?

(2)锈蚀的铁钉中含Fe2O3·H2O多少克?

(3)锈蚀前铁钉的质量至少是多少克?

答案

(1)有,若加热时减少的量都是水,则(10.04-8.92)×M(Fe2O3·H2O)/H2O=(10.04-8.92)×178/18=11.08>10.04,故必有二氧化碳放出。

(2)由失重:18n(Fe2O3·H2O)+44n(FeCO3)=10.04  mol-8.92 mol

由灼烧后质量:160n(Fe2O3·H2O)+72n(FeCO3)+56n(Fe)=8.92 mol

由硫酸根守恒:3n(Fe2O3·H2O)+n(FeCO3)=5.00×31×10-3 mol

解得:n(Fe2O3·H2O)=0.05 mol;n(FeCO3)=0.005 mol;n(Fe)=0.01 mol

m(Fe2O3·H2O)=178 g·mol-1×0.05 mol=8.9 g

(3)锈蚀前铁钉的质量至少为:(0.05 mol×2+0.005 mol+0.01 mol)×56 g·mol-1=6.44 g(其他合理解法结果正确均可)

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