题目内容

16.现有浓度各为2mol/L的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100mL,加入一定量的铁粉,按下列情况填空.
(1)充分反应后,无固体存在,则溶液中一定含有的金属阳离子是Cu2+和Fe2+
(2)反应完毕后,铁粉有剩余,过滤所得的固体物质为Cu和Fe,溶液中一定含有的金属离子的物质的量为0.7mol.
(3)反应完毕,有固体剩余,则反应后的溶液中一定有的金属阳离子为Fe2+,其物质的量取值范围是0.5 mol<n(Fe2+)≤0.7 mol.

分析 (1)根据离子氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,铁首先与铁离子反应生成亚铁离子,且无固体存在,说明溶液的铜离子没参加反应,所以溶液中一定存在Cu2+和Fe2+
(2)铁粉有剩余,根据离子氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,反应的反应方程式为:2FeCl3+Fe═3FeCl2、CuCl2+Fe═Cu+FeCl2,溶液中一定存在亚铁离子,再根据方程式进行相关计算;
(3)当有铜生成,铁粉无剩余,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+;如果只有Fe2+,则其物质的量为:0.7mol,如果还有Cu2+,且最多为0.2mol时,只发生2FeCl3+Fe=3FeCl2,则Fe2+物质的量为0.5mol,由于两个反应都发生,所以Cu2+小于0.2mol,因此Fe2+物质的量大于0.5mol,故Fe2+物质的量为:0.5mol<n(Fe2+)≤0.7mol.

解答 解:(2)根据离子氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,铁首先与铁离子反应生成亚铁离子,且无固体存在,说明溶液的铜离子没参加反应,所以溶液中一定存在Cu2+和Fe2+,故答案为:Cu2+和Fe2+
(2)由于铁粉有剩余,且氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,所以溶液中Cu2+和Fe3+完全与铁粉反应,所以过滤所得的固体物质为Cu和Fe;发生反应的方程式为:2FeCl3+Fe═3FeCl2、CuCl2+Fe═Cu+FeCl2,反应后溶液中只存在Fe2+,没有Fe3+、Cu2+,根据氯离子守恒:n(Cl-)=(2mol/L×3+2mol/L×2+2mol/L×2)×0.1L=1.4mol,所以n(Fe2+)=$\frac{1}{2}$n(Cl-)=0.7mol,故答案为:Cu和Fe;0.7;
(3)当有铜生成,铁粉无剩余,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+;如果只有Fe2+,则其物质的量为:0.7mol,如果还有Cu2+,且最多为0.2mol时,只发生2FeCl3+Fe=3FeCl2,则Fe2+物质的量为0.5mol,由于两个反应都发生,所以Cu2+小于0.2mol,因此Fe2+物质的量大于0.5mol,故Fe2+物质的量为:0.5mol<n(Fe2+)≤0.7mol,故答案为:Fe2+;0.5 mol<n(Fe2+)≤0.7 mol.

点评 本题考查了Fe与Fe3+、Cu2+的反应,能正确判断固体的成分是解本题的关键,根据固体的成分了解反应的先后顺序,从而确定溶液的成分.

练习册系列答案
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7.某实验小组用图2所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯)反应原理(图1):

实验步骤:①浓硫酸与浓硝酸按体积比1:3配制混合溶液(即混酸)共40mL;
②在三颈瓶中加入13g甲苯(易挥发),按图所示装好药品和其他仪器;
③向三颈瓶中加入混酸;
④控制温度约为50℃-55℃,反应大约10min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共15g.
相关物质的性质如下:
密度/g•cm-3沸点/℃溶解性
甲苯0.866110.6不溶于水
对硝基甲苯1.286237.7不溶于水,易溶于液态烃
邻硝基甲苯1.162222不溶于水,易溶于液态烃
(1)仪器A的名称是分液漏斗.
(2)配制混酸的方法是量取30mL浓硝酸倒入烧杯中,再量取10mL浓硫酸沿烧杯内壁(或玻璃棒)缓缓注入烧杯并不断搅拌.
(3)若实验后在三颈瓶中收集的产物较少,可能的原因是:温度过高,导致HNO3大量挥发.
(4)本实验采用水浴加热,水浴加热的优点是受热均匀、易于控制温度.
(5)分离反应后产物的方案如下:
混合物$\stackrel{操作1}{→}$$\left\{\begin{array}{l}{有机混合物→(操作2)\left\{\begin{array}{l}{甲苯}\\{邻对硝基甲苯}\end{array}\right.}\\{无极混合物}\end{array}\right.$
操作1的名称是分液,操作2中不需要用到下列仪器中的de.(填序号)
a.冷凝管   b.酒精灯  c.温度计   d.分液漏斗   e.蒸发皿
(6)本实验中邻、对硝基甲苯的产率为77.5%(结果保留小数点后一位数字).

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