Question

【题目】今有一包铁粉和铜粉混合粉末，为确定其组成，现提供4mol/L的FeCl3溶液（其他用品略），某合作学习小组同学的实验结果如下（假定反应前后溶液体积不变）（ ）

A. 第①组充分反应后溶液中c（Fe3+）=2.0 mol/L

B. 第②组剩余固体是铜铁混合物

C. 第④组反应后的滤液中c（Fe2+）=5 mol/L

D. 原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=2：3

Answer 1

【答案】A

【解析】由②组数据得出，FeCl3溶液全部参与反应，设只发生第一个反应，则溶解的Fe为11.2g，13.2-1.28=11.92＞11.2，同时也有一部分Cu溶解，剩余的固体全部为Cu；利用②的数据，设Cu、Fe合金中金属物质的量分别为xmol、ymol，100mL中Fe3＋的物质的量为0.1L×4mol·L－1=0.4mol，

Fe+2Fe3＋=3Fe2＋

x 0.2x

Cu + 2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋

0.2-0.1x 0.4-0.2x

依据铜元素守恒可得：（0.2-0.1x）+1.28g/64=y，根据质量守恒可得：56x+64y=13.2，联立解得：x=y=0.11，即铜与铁物质的量比是1：1，验证：利用③的数据，正好是24-11.2=12.8，只发生了Fe+2Fe3＋═3Fe2＋，剩余的12.8全部为Cu，所以n（Fe）：n（Cu）=（11.2g/56g·mol－1）：（1.28g/64g·mol－1）=1：1，符合铁和铜的物质的量之比的判断；①组，6g固体中含有Cu、Fe的物质的量各为0.05mol

Fe+2Fe3＋=3Fe2＋

0.05 0.1 0.15

Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋

0.05 0.1 0.05 0.1

c（Fe3＋）=(0.4mol-0.2mol)/0.1L=2.0mol·L－1，

④组中铁和铜物质的量按照1：1混合，可以计算得到铁和铜的物质的量都为：36g/(56+64)g·mol－1=0.3mol，36g金属中铁的质量为：0.3mol×56g·mol－1=16.8g，铜的质量为19.2g；依据反应Fe+2Fe3＋=3Fe2＋，有三价铁离子物质的量计算判断，反应金属为11.2g铁，所以剩余固体为铁和铜，三价铁全部反应，根据铁元素守恒可知，0.4molFe3＋全部反应生成Fe2＋，溶解的铁为11.2g，物质的量为：11.2g/56g·mol－1=0.2mol，所以反应后溶液中Fe2＋的浓度为：c（Fe2＋）=(0.2mol+0.4mol)/0.1L=6mol·L－1，

A、第①组溶液中c（Fe3＋）=2.0mol·L－1，故A正确；B、第②、③组剩余固体全是铜，故B错误；C、第④组反应后的滤液中c（Fe2＋）=6mol·L－1，故C错误；D、原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：1，故D错误；故选A。