Question

18．將6g的鐵粉加入200mL Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的混合溶液，充分反應(yīng)得到200mL0.5mol/L  FeSO₄溶液和5.2g固體沉淀物．求：
（1）反應(yīng)后固體的成分及其質(zhì)量； （2）原混合溶液中Fe³⁺的濃度．

Answer 1

分析 因氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，則加入鐵粉，先發(fā)生Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄，5.2g固體沉淀物一定有銅，則后發(fā)生Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，
反應(yīng)后溶液中含有Fe²⁺的物質(zhì)的量=0.5mol•L^-1×0.2L=0.1mol＜$\frac{6g}{56g/mol}$，說明加入的6g鐵粉過量，
設(shè)硫酸鐵反應(yīng)消耗鐵的物質(zhì)的量為x，生成銅的物質(zhì)的量為y，
Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄
1mol  1mol      3mol 
xmol  xmol      3xmol  
 Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
1mol 1mol 1mol  1mol
ymol ymol ymol  ymol
則：3x+y=0.1mol、6g-56x+8y=5.2g，
解得：x=0.02mol、y=0.04mol，
即原溶液中含有0.02mol硫酸鐵，反應(yīng)后生成了0.04molCu，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：溶液中含有Fe²⁺：0.5mol•L^-1×0.2L=0.1mol＜$\frac{6g}{56g/mol}$，
所以6g鐵粉過量，設(shè)硫酸鐵反應(yīng)消耗鐵的物質(zhì)的量為x，生成銅的物質(zhì)的量為y，
Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄
1mol  1mol      3mol 
xmol  xmol      3xmol  
 Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
1mol 1mol 1mol  1mol
ymol ymol ymol  ymol
則：3x+y=0.1mol、6g-56x+8y=5.2g，
解得：x=0.02mol、y=0.04mol，
（1）故反應(yīng)得生成銅質(zhì)量為：0.04mol×64g•mol^-1=2.56g，剩余鐵的質(zhì)量為：5.2-2.56=2.64g，
答：反應(yīng)后固體為鐵和銅的混合物，其中含有2.56gCu，2.64gFe；
（2）原溶液中Fe₂（SO₄）₃物質(zhì)的量為：n[Fe₂（SO₄）₃]=0.02mol，則n（Fe³⁺）=2n[Fe₂（SO₄）₃]=0.04mol，
原溶液中鐵離子濃度為：c（Fe³⁺）=$\frac{0.04mol}{0.2L}$=0.2mol/L，
答：原溶液中Fe³⁺濃度為0.2 mol/L．

點(diǎn)評 本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及氧化性的強(qiáng)弱、反應(yīng)的先后順序是解答本題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力．