Question

將一塊銅板浸泡在一定濃度的FeCl₃溶液中一段時(shí)間后取出，得到一混合溶液，某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)為分析該混合溶液的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

① 取50．0mL混合溶液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，得白色沉淀，過濾、干燥、稱量，沉淀質(zhì)量為86．1 g；

② 另取50．0mL混合溶液，向其中加入1．40 g鐵粉，結(jié)果鐵粉全部溶解但未見固體析出；

③ 再取50．0mL混合溶液，向其中加入20．0 mL稀硝酸，得到一種無色氣體，其體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)為0．448 L ；

請根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)分析計(jì)算：

   （1）原FeCl₃溶液物質(zhì)的量濃度（反應(yīng)過程中過程中溶液體積的變化忽略不計(jì)）；

   （2）所得混合溶液中c（Cu²⁺）的取值范圍；

 （3）若要進(jìn)一步求得混合溶液中c（Cu²⁺）的具體數(shù)值，在只單獨(dú)使用AgNO₃溶液、鐵粉或稀硝酸的前題下，還可測出哪些數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行哪些實(shí)驗(yàn)？

Answer 1

答案及解析：

   （1）解：由I得50．0mL混合溶液中c（Cl^－）＝  

所以原FeCl₃溶液中c（FeCl₃）＝   （3分）

   （2） 解：Ⅱ中加入1．4gFe無固體剩余，即發(fā)生的反應(yīng)為：Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋

 所以50．0mL混合溶液中至少含有Fe^3＋：  

Ⅲ中加入20．0mL稀硝酸后產(chǎn)生的氣體為NO，反生的反應(yīng)為

3Fe^2＋＋4H^＋＋NO₃^－＝3Fe^3＋＋NO↑＋2H₂O

即50．0mL混合溶液中至少含有Fe^2＋：   （2分）

50．0mL混合溶液中根據(jù)鐵元素守恒有：

n （Fe^2＋） ＋ n （Fe^3＋） ＝ 4．0 mol/L×0．05L＝ 0．20 mol         

根據(jù)電荷守恒有：3n （Fe^3＋）＋2n （Fe^2＋）＋2n （Cu^2＋）＝n （Cl^－）＝

當(dāng)n （Fe^3＋） 有最小值時(shí)，n （Fe^2＋）、n （Cu^2＋）有最大值，且由上述兩等式可求得

n （Cu^2＋）的最大值為0．075 mol                             （2分）

當(dāng)n （Fe^2＋）有最小值時(shí)，n （Fe^3＋） 有最大值，n （Cu^2＋）有最小值，同樣可求得

n （Cu^2＋）的最小值為0．03 mol                              （2分）

所以，50．0mL混合溶液中n （Cu^2＋）的取值范圍為：［0．600 mol/L，1．50 mol/L］

   （3）解：還可測出50．0mL混合溶液中n （Fe^2＋）的值，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是向50．0mL混合溶液中加入足量的稀硝酸，測出生成的氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。（3分）