Question

将6g纯铁粉加入200mLFe₂(SO₄)₃和CuSO₄的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO₄溶液和5.2g固体，求：
（1）反应后生成铜多少克？
（2）加入铁粉前Fe₂(SO₄)₃物质的量浓度。

Answer 1

（1）2.56g（2）0.1mol/L

发生反应的化学方程式为：
①Fe+Fe₂(SO₄)₃=3FeSO₄       ②Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄
两个反应共生成FeSO₄为：0.2L×0.5mol/L=0.1mol
观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO₄，②式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO₄全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。
                 
 Fe   ～     FeSO₄
                  1mol          1mol
                   a           0.1mol
a=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe₂(SO₄)₃和CuSO₄的物质的量分别为x和y。
Fe+Fe₂(SO₄)₃=3FeSO₄             Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄
X    x       3x               y    y   y    y
由题意得  3x+y=0.1mol
         6g-56g/mol×(x+y)+64g/mol×y=5.2g
解得：x="0.02mol            " y=0.04mol
则生成铜：0.04mol×64g/mol=2.56g
原Fe₂(SO₄)₃和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L