题目内容

已知常温时反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+在水溶液中能发生,将22.4 g由铜和三氧化二铁组成的混合物粉末加入到浓度为1 mol·L-1的硫酸中,使之发生反应。

(1)若固体恰好全部溶解,消耗硫酸的体积为V,则V的取值范围为_________。

(2)若硫酸溶液过量,反应后溶液的体积为1 L,测得溶液中Fe2+浓度为0.1 mol·L-1,则原始混合物中含铜的质量为_________。

(1)0.3 L≤V<0.42 L  (2)14.4 g或3.2 g

解析:固体全部溶解,涉及的反应有:

①Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O

②Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4

假设固体只有Fe2O3,反应仅按①进行,显然恰好反应时,应满足:1 mol·L-1×V=3×22.4 g/160 g·mol-1,解得V=0.42 L。

    假设固体是Cu和Fe2O3的混合物,反应按①②两式进行,若要固体恰好溶解,物质的量应满足:n(Cu)=n〔Fe2(SO4)3〕=n(Fe2O3)=x mol,依题意:64x+160x=22.4,解得x=0.1

    由反应①得关系式1 mol·L-1×V=3×0.1 mol,V=0.3 L。

    所以V的取值范围是:0.3 L≤V<0.42 L

(2)溶液中,n(Fe2+)=0.1 mol,它是由反应式②生成的,因为Fe2(SO4)3和Cu谁过量,题目中不明确,故需要加以讨论。

    若Cu过量,是n(Fe2O3)=n〔Fe2(SO4)3〕=1/2n(Fe2SO4)=0.05 mol,Cu的质量为:22.4 g-m(Fe2O3)=22.4 g-0.05 mol×160 g·mol-1=14.4 g

    若Fe2(SO4)3过量,则n(Cu)=1/2n(FeSO4)=0.05 mol,Cu的质量为0.05 mol×64 g·mol-1=3.2 g

    综上讨论,原混合物中铜的质量为14.4 g或3.2 g。

练习册系列答案
相关题目
如图1是元素周期表的一部分.

Ⅰ.用化学用语回答下列问题:
(1)②、⑥、⑧的离子半径由大到小的顺序为
Clˉ>O2ˉ>Na+
Clˉ>O2ˉ>Na+

(2)④、⑦、⑧的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是
HClO4>H3PO4>H2CO3
HClO4>H3PO4>H2CO3

(3)As的原子结构示意图为
;其氢化物的化学式为
AsH3
AsH3

(4)Y由②⑥⑧三种元素组成,它的水溶液是生活中常见的消毒剂.As可与Y的水溶液反应,产物有As的最高价含氧酸,该反应的化学方程式为
5NaClO+2As+3H2O═2H3AsO4+5NaCl
5NaClO+2As+3H2O═2H3AsO4+5NaCl
,当消耗1mol还原剂时,电子转移了
5
5
mol.
Ⅱ.A、B、C、D、E、X是上述周期表给出元素组成的常见单质或化合物.已知A、B、C、D、E、X存在如图2所示转化关系(部分生成物和反应条件略去).
若常温下A为红棕色气体,B为强酸,X为常见金属单质
(5)A与水反应的化学方程式为
3NO2+H2O=2HNO3+NO
3NO2+H2O=2HNO3+NO

(6)工业上常用热还原法冶炼X,写出其化学方程式
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2
Fe2O3+3CO
 高温 
.
 
2Fe+3CO2

(7)某温度下(>100℃)若m克X与H2O反应放出QKJ (Q>O)的热量.写出该反应的热化学方程式
3Fe(s)+4H2O(g)═Fe3O4(s)+4H2(g)△H=-
168Q
m
kJ/mol
3Fe(s)+4H2O(g)═Fe3O4(s)+4H2(g)△H=-
168Q
m
kJ/mol

(8)少量X与B的稀溶液反应生成C的离子反应方程式为
Fe+4H++NO3ˉ=Fe3++NO↑+2H2O
Fe+4H++NO3ˉ=Fe3++NO↑+2H2O
A、B、C、D、E是中学化学常见单质,构成它们的元素的原子序数分别为a、b、c、d、е;且3(a+b)=2(a+c)=3(d-a);X、Y、Z、M、N、W、H、K是常见化合物,X是B和C的化合产物,它们之间有如下转化关系(图中反应物和产物中的H2O已略去):
(1)Y的电子式为
,构成E单质的元素的原子结构示意图为:

(2)反应③的离子方程式为
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3

(3)E的氧化物与D在一定条件下反应的化学方程式为:
Fe2O3+2Al
 高温 
.
 
2Fe+Al2O3
Fe2O3+2Al
 高温 
.
 
2Fe+Al2O3
,在实验室中,引发该反应的实验操作为
将铝粉与氧化铁粉末混合均匀,在混合物上方撒少量氯酸钾,插上一根镁条,并点燃镁条
将铝粉与氧化铁粉末混合均匀,在混合物上方撒少量氯酸钾,插上一根镁条,并点燃镁条

(4)已知常温下,1gA的单质与C的单质在点燃条件下完全反应,放出的热量为92.3kJ,写出W分解生成A和C的热化学方程式
2HCl(g)═H2(g)+Cl2(g)△H=+184.6kJ/mol
2HCl(g)═H2(g)+Cl2(g)△H=+184.6kJ/mol

(5)用离子方程式表示Z溶液显碱性的原因:
AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-
AlO2-+2H2O?Al(OH)3+OH-

(6)固体N常温下即挥发,183℃升华,几乎溶于所有的有机溶剂和H2O中,据此判断N为
分子
分子
晶体.
(7)25℃时,PH=5的W和N的水溶液中由H2O电离出来的H+离子浓度之比为
1:104
1:104

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