Question

15．有一包鐵粉和銅粉混合均勻的粉末樣品，為確定其組成，某同學將不同質(zhì)量的該樣品分別與40mL1mol/L的FeCl₃溶液反應，實驗結果如表所示（忽略反應前后溶液體積的微小變化）．

實驗序號	①	②	③	④
M（粉末樣品）/g	0.90	1.80	3.60	7.20
M（反應后剩余固體）/g	0	0.64	2.48	6.08

（1）實驗四的濾液中c（Fe²⁺）=1.5 mol/L．
（2）原粉末樣品中m（Fe）：m（Cu）=7：8．

Answer 1

分析 鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵發(fā)生反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應后Fe³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，所以剩余的固體是銅或鐵和銅，
從第②組數(shù)據(jù)，可以得出FeCl₃溶液全部參與反應，40mL 1mol•L^-1FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量1.80g-0.64g=1.16g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應、FeCl₃有剩余；
第②組實驗中FeCl₃溶液全部參與反應，其物質(zhì)的量為=0.04L×1mol/L=0.04mol，假設只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，參加反應Fe的物質(zhì)的量為0.02mol，則溶解的Fe的質(zhì)量為0.02mol×56g/mol=1.12g＜1.16g，所以同時也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余2.48g為Cu或銅與鐵的混合物，根據(jù)鐵離子的物質(zhì)的量可計算得混合物中m（Fe）：m（Cu）=0.84g：0.96g=7：8；
故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質(zhì)為FeCl₂，據(jù)此進行解答．

解答 解：鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵發(fā)生反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應后Fe³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，所以剩余的固體是銅或鐵和銅，
從第②組數(shù)據(jù)，可以得出FeCl₃溶液全部參與反應，40mL 1mol•L^-1FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量1.80g-0.64g=1.16g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應、FeCl₃有剩余；
第②組實驗中FeCl₃溶液全部參與反應，其物質(zhì)的量為=0.04L×1mol/L=0.04mol，假設只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，參加反應Fe的物質(zhì)的量為0.02mol，則溶解的Fe的質(zhì)量為0.02mol×56g/mol=1.12g＜1.16g，所以同時也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余2.48g為Cu或銅與鐵的混合物，根據(jù)鐵離子的物質(zhì)的量可計算得混合物中m（Fe）：m（Cu）=0.84g：0.96g=7：8；
故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質(zhì)為FeCl₂；
（1）第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質(zhì)為FeCl₂，則溶液中存在c（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$c（Cl^-）=$\frac{3}{2}$c（FeCl₃）=$\frac{3}{2}$×1mol/L=1.5 mol/L，
故答案為：1.5；
（2）第③組實驗中溶解金屬為：3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余2.48g為Cu或銅與鐵的混合物，根據(jù)鐵離子的物質(zhì)的量可計算得混合物中m（Fe）：m（Cu）=0.84g：0.96g=7：8，
故答案為：7：8．

點評 本題考查混合物的計算，題目難度中等，明確物質(zhì)反應先后順序及各組剩余固體成分是解本題關鍵，再結合轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒進行解答，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．