Question

今有一包鐵粉和銅粉混合粉末，為確定其組成，現(xiàn)提供4mol/L的FeCl₃溶液（其他用品略），某課外活動(dòng)小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下（假定反應(yīng)前后溶液體積不變）．

組別	①	②	③	④
混合粉末質(zhì)量/g	40	40	40	40
V[FeCl3（aq）]/mL	150	300	330	350
反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量/g	23.2	6.4	2.56	x

（1）試判斷第②組剩余固體的成分為

 

．
（2）試判斷第④組剩余固體質(zhì)量x為

 

．
（3）原混合粉末中Fe、Cu的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）鐵的還原性強(qiáng)于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)完全后Fe³⁺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，
第②組實(shí)驗(yàn)中，有固體剩余，故FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可以溶解Fe的質(zhì)量為0.3L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=33.6g，300mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量40g-6.4g=33.6g，
第③組實(shí)驗(yàn)，可以看作再第②組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再加入30mL FeCl₃溶液，實(shí)際溶解金屬質(zhì)量=6.4g-2.56g=3.84g，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，30mL溶液可以溶解Fe的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=3.36g，若只發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，30mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=3.84g，可推斷第②組實(shí)驗(yàn)中Fe恰好反應(yīng)完全，剩余固體為Cu；
（2）第④組實(shí)驗(yàn)，可以看作再第②組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再加入50mL FeCl₃溶液，發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，根據(jù)方程式計(jì)算50mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算x的值；
（3）根據(jù)（1）中分析可知Cu為6.4g，進(jìn)而計(jì)算Fe的質(zhì)量，再根據(jù)n=

m

M

計(jì)算Fe、Cu的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算二者物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）鐵的還原性強(qiáng)于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)完全后Fe³⁺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，
第②組實(shí)驗(yàn)中，有固體剩余，故FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可以溶解Fe的質(zhì)量為0.3L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=33.6g，300mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量40g-6.4g=33.6g，
第③組實(shí)驗(yàn)，可以看作再第②組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再加入30mL FeCl₃溶液，實(shí)際溶解金屬質(zhì)量=6.4g-2.56g=3.84g，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，30mL溶液可以溶解Fe的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=3.36g，若只發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，30mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=3.84g，可推斷第②組實(shí)驗(yàn)中Fe恰好反應(yīng)完全，剩余固體為Cu，
故答案為：Cu；
（2）第④組實(shí)驗(yàn)，可以看作再第②組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再加入50mL FeCl₃溶液，發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，50mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量=0.05L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=6.4g，故x=6.4g-6.4g=0，
故答案為：0；
（3）根據(jù)（1）中分析可知Cu為6.4g，F(xiàn)e的質(zhì)量=40g-6.4g=33.6g，故n（Fe）=

33.6g

56g/mol

=0.6mol，n（Cu）=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，原混合粉末中Fe、Cu的物質(zhì)的量之比=0.6mol：0.1mol=6：1，
故答案為：6：1．

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②判斷Fe恰好反應(yīng)，剩余固體為銅，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．