Question

將22.4g銅粉與三氧化二鐵的混合粉末，加入1mol/L的硫酸中進行反應。
(1)若固體恰好全部溶解，消耗硫酸的體積為VL，求V的取值范圍。
(2)若硫酸溶液過量，反應后溶液的體積為1L，測得此溶液中Fe²⁺的濃度為0.1mol/L，求此混合物中含銅多少克？

Answer 1

（1）0.3L≤V＜0.42L   （2）14.4g或3.2g。

(1)若銅粉和三氧化二鐵的混合物是按如下反應進行：
Fe₂O₃ ＋  3H₂SO₄ ＝  Fe₂ (SO₄)₃ ＋  3H₂O
Cu  ＋  Fe₂ (SO₄)₃ ＝  2FeSO₄  ＋   CuSO₄
    Cu＋Fe₂O₃＋3H₂SO₄＝ CuSO₄＋2FeSO₄＋3H₂O
1 mol銅和1 mol Fe₂O₃為224 g，22.4 g可看作0.1 mol，需要硫酸0.3 mol，
。
若混合物粉末全是Fe₂O₃，則有
Fe₂O₃ ＋  3H₂SO₄ ＝  Fe₂ (SO₄)₃ ＋  3H₂O
n (Fe₂O₃) ＝，H₂SO₄為0.14 mol×3 ＝ 0.42 mol，
。
但銅的質量不可能為0，故有0.3L≤V＜0.42L。
(2)若銅過量，過量的銅不與硫酸反應，則只發(fā)生如下反應：
Cu＋Fe₂O₃＋3H₂SO₄＝ CuSO₄＋2FeSO₄＋3H₂O
0.05  0.05                         0.1
m (Fe₂O₃) ＝ 0.05 mol×160 g / mol ＝ 8.0 g，m (Cu) ＝ 22.4 g－8.0 g＝ 14.4 g。
若Fe₂O₃過量，過量的Fe₂O₃將與H₂SO₄反應，則m (Cu)＝0.05mol×64 g / mol ＝3.2g。