Question

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）：

组别	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	100	100	100	100
混合粉末质量/g	6	13.2	24	36
反应后剩余固体质量/g	0	1.28	12.8	24.8

下列结论正确的是（　　）

A．第①组溶液中c（Fe3+）=3.0mol/L

B．第②、③组剩余固体全是铜

C．第④组反应后的滤液中c（Fe2+）=6mol/L

D．原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=3：2

Answer 1

从②组数据中可以得出，FeCl₃溶液全部参与反应，假设只发生第一个反应，则溶解的Fe的质量为11.2g，
13.2-1.28=11.92=2＞11.2，所以同时也有一部分Cu溶解（发生第二个反应），所以剩余的固体全部为Cu；利用②的数据，设Cu、Fe合金中金属物质的量分别为xmol、ymol．
Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
 x    0.2x     
Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺
0.2-x     0.4-0.2x    
依据铜元素守恒  （0.2-x）+

1.28

64

=y；质量守恒  56x+64y=13.2．联立解之得：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，所以只发生了Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，剩余的12.8全部为Cu，所以n（Fe）：n（Cu）=（

11.2

56

）：（

1.28

64

）=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
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=

36g

(56+64)g/mol

=0.3mol，
36g金属中铁的质量=0.3mol×56g/mol=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=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，所以反应后溶液中的二价铁离子的浓度C（Fe²⁺）=

0.2mol+0.4mol

0.1L

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