Question

14．鐵、銅混合粉末20.0g加入到100mL 5.0mol•L^-1FeCl₃溶液中，剩余固體質(zhì)量為5.2g（忽略反應(yīng)前后溶液體積變化）．求：
（1）反應(yīng)后溶液中FeCl₂的物質(zhì)的量濃度6.5 mol•L^-1．
（2）原固體混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是58%．

Answer 1

分析 Fe的還原性強(qiáng)于銅，把二者混合物加入FeCl₃溶液中，F(xiàn)e先與Fe³⁺反應(yīng)，氯化鐵的物質(zhì)的量為：n（FeCl₃）=5.0mol•L^-1×0.1L=0.5mol，
Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺       Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
64g  2mol                          56g  2mol
m₁   0.5mol                        m₂   0.5mol
則m₁=16g，m₂=14g，
溶解的金屬質(zhì)量是20-5.2=14.8＞14g，說(shuō)明兩種金屬都參與反應(yīng)，且Fe³⁺完全反應(yīng)，剩余的金屬是Cu；
設(shè)反應(yīng)消耗Cu的物質(zhì)的量是n₁，反應(yīng)的Fe的物質(zhì)的量為n₂，則
64n₁+56n₂=14.8g
n₁+n₂=0.25mol
（1）根據(jù)鐵元素守恒計(jì)算出反應(yīng)后溶液中氯化亞鐵的物質(zhì)的量，然后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出氯化亞鐵的濃度；
（2）根據(jù)m=nM計(jì)算出參與反應(yīng)的Cu的質(zhì)量，然后計(jì)算出混合物中含有銅的總質(zhì)量及銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Fe的還原性強(qiáng)于銅，把二者混合物加入FeCl₃溶液中，F(xiàn)e先與Fe³⁺反應(yīng)，氯化鐵的物質(zhì)的量為：n（FeCl₃）=5.0mol•L^-1×0.1L=0.5mol，
Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺       Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
64g  2mol                          56g  2mol
m₁   0.5mol                        m₂   0.5mol
m₁=16g，
m₂=14g，
溶解的金屬質(zhì)量是20-5.2=14.8＞14g，說(shuō)明兩種金屬都參與反應(yīng)，且Fe³⁺完全反應(yīng)，剩余的金屬是Cu；
設(shè)反應(yīng)消耗Cu的物質(zhì)的量是n₁，反應(yīng)的Fe的物質(zhì)的量為n₂，則
64n₁+56n₂=14.8g
n₁+n₂=0.25mol
解得：n₁=0.1mol、n₂=0.15mol，
（1）混合物中的Fe完全反應(yīng)，根據(jù)Fe元素守恒可知，反應(yīng)后溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量為：0.5mol+0.15mol=0.65mol，反應(yīng)后溶液中FeCl₂的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{6.5mol}{0.1L}$=6.5mol/L，
故答案為：6.5；
（2）原混合金屬中含有的銅的質(zhì)量是：0.1mol×64g/mol+5.2g=11.6g，原混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{11.6g}{20g}$×100%=58%，
故答案為：58%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意根據(jù)反應(yīng)的相關(guān)方程式從質(zhì)量守恒的角度解答．