Question

现有浓度均为1 mol·L^-1的FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液各100 mL，加入一定量的铁粉，按下列情况填空：

（1）反应完毕后，铁粉有剩余。

①反应完毕后，溶液中一定含有_____________阳离子，为_____________mol，一定没有?_____________?阳离子；

②固体物质干燥后，其中一定有_____________，与反应前加入铁粉质量相比_____________（填“多”或“少”）_____________g。

（2）反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余。则反应完毕后溶液一定含有_____________阳离子，该阳离子在溶液中的物质的量范围是_____________。

Answer 1

（1）Fe²⁺  0.35  Fe³⁺、Cu²⁺

②Fe、Cu  少  2

（2）Fe²⁺  0.25 mol＜n（Fe²⁺）≤0.35 mol

解析:

混合液中n（FeCl₃）=n（FeCl₂）=n（CuCl₂）=0.1 mol，加入铁粉后能发生如下反应：

    Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺，Fe+Cu²⁺====Fe²⁺+Cu

（1）铁粉过量时，Fe³⁺和Cu²⁺完全反应且生成单质Cu。Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺反应产生的n（Fe²⁺）=0.15 mol，消耗n（Fe）=0.05 mol；

    Fe+Cu²⁺====Fe²⁺+Cu产生的n（Fe²⁺）=0.1 mol，消耗n（Fe）=0.1 mol，置换出Cu 0.1 mol。

    所以溶液中n（Fe²⁺）=0.1 mol+0.15 mol+0.1 mol=0.35 mol

    消耗Fe与置换出Cu的质量差为（0.1 mol+0.05 mol）×56 g·mol^-1-0.1 mol×64 g·mol^-1=2 g。

（2）采用“极端假设法”分析。若Cu²⁺不反应，溶液中n（Fe²⁺）=0.1 mol+0.15 mol=0.25 mol；若Cu²⁺完全反应，溶液中n（Fe²⁺）=0.35 mol。所以0.25 mol＜n（Fe²⁺）≤0.35 mol。