Question

在500 mL CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃的混合溶液中加入21.7 g 铁粉，待反应完全后，得到16.8 g残留固体。在滤液中加入400 mL 4 mol·L^-1的BaCl₂溶液，恰好使溶液中的完全沉淀。求原混合物中CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃的物质的量浓度。

Answer 1

c〔Fe₂(SO₄)₃〕=0.25 mol·L^-1，c(CuSO₄)=2.45 mol·L^-1

解析：根椐题意，Fe³⁺全部参加反应，Cu²⁺可能全部参加反应，也可能有剩余。若列方程求解，两种情况都成立，但实际上前一种情况不可能，这给解题造成了错误。用极值法求解，就可避免错误的发生。

n()=n(Ba²⁺)=4 mol·L^-1× 0.4 L=1.6 mol

若原溶液溶质全部是CuSO₄，则需铁1.6 mol×56 g·mol^-1=89.6 g

若原溶液溶质全部是Fe₂(SO₄)₃ ，则需铁(1.6 mol/3)×56 g·mol^-1=29.9 g

因而实际需铁应介于29.9—89.6 g之间。

现加入的铁只有21.7 g，所以残留的16.8 g固体全部是Cu。

加入21.7 g铁，所以残留的固体全为铜。

因Fe³⁺的氧化性大于Cu²⁺，铁粉先与Fe₂(SO₄)₃反应，剩余的Fe再与CuSO₄反应，与Fe₂(SO₄)₃反应的铁为0.387 5 mol-0.262 5 mol=0.125 mol

n(CuSO₄)=1.6 mol-3n〔Fe₂(SO₄)₃〕=1.6 mol-3×0.125 mol=1.225 mol