Question

現(xiàn)有一包鐵粉和銅粉的混合粉末，為確定其組成，現(xiàn)提供4mol?L^-1的FeCl₃溶液（其他用品略），某化學(xué)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表（假定反應(yīng)前后溶液的體積不變）：

組別	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	100	100	100	100
混合粉末的質(zhì)量/g	6	13.2	24	36
反應(yīng)后剩余固體的質(zhì)量/g	0	1.28	12.8	24.8

試回答下列問(wèn)題：
（1）由第②組數(shù)據(jù)計(jì)算可知，原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=

 

．
（2）在②、③、④中，剩余固體只有銅的是

 

．
（3）第①組溶液反應(yīng)后，溶液中c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：

分析：鐵的還原性強(qiáng)于銅，所以Fe³⁺先和鐵發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)完全后，F(xiàn)e³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應(yīng)：Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，由第②組數(shù)據(jù)中可以得出②中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，100mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量為13.2g-1.28g=11.92g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應(yīng)、FeCl₃有剩余，第②組實(shí)驗(yàn)中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，其物質(zhì)的量為=0.1L×4mol/L=0.4mol，假設(shè)只發(fā)生：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為0.2mol，則溶解的Fe的質(zhì)量為0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同時(shí)也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實(shí)驗(yàn)中溶解金屬為24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余12.8g為Cu；故第④組實(shí)驗(yàn)中，剩余固體為Fe、Cu，
（1）結(jié)合③組中Fe、Cu質(zhì)量，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算原混合粉末中n（Fe）：n（Cu），
（3）計(jì)算6g混合物中Fe、Cu的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計(jì)算反應(yīng)的Fe³⁺的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)后溶液中c（Fe³⁺）．

解答： 解：鐵的還原性強(qiáng)于銅，所以Fe³⁺先和鐵發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)完全后，F(xiàn)e³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應(yīng)：Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，由第②組數(shù)據(jù)中可以得出②中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，100mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量為13.2g-1.28g=11.92g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應(yīng)、FeCl₃有剩余，第②組實(shí)驗(yàn)中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，其物質(zhì)的量為=0.1L×4mol/L=0.4mol，假設(shè)只發(fā)生：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為0.2mol，則溶解的Fe的質(zhì)量為0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同時(shí)也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實(shí)驗(yàn)中溶解金屬為24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余12.8g為Cu；故第④組實(shí)驗(yàn)中，剩余固體為Fe、Cu，
（1）第③合金中Fe與Cu的質(zhì)量分別為11.2g、12.8g，則原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=

11.2g

56g/mol

：

12.8g

64g/mol

=1：1，故答案為：1：1；
（2）由上述分析可知，在②、③、④中，剩余固體只有銅的是②③，故答案為：②③；
（3）①中n（Fe）=n（Cu）=

6g

56g/mol+64g/mol

=0.05mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，可知反應(yīng)的Fe³⁺為0.05mol×2+0.05mol×2=0.2mol，故第①組溶液反應(yīng)后，溶液中c（Fe³⁺）=4mol/L-

0.2mol

0.1L

=2mol/L，故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了混合物的有關(guān)計(jì)算，關(guān)鍵是通過(guò)②判斷剩余固體為銅，題目綜合性較大，數(shù)據(jù)較復(fù)雜，側(cè)重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理考查，難度較大．