题目内容

将一块铜板浸泡在一定浓度的FeCl3溶液中一段时间后取出,得到一混合溶液,某校化学兴趣小组的同学为分析该混合溶液的组成,进行了如下实验:

① 取50.0mL混合溶液,向其中加入足量的AgNO3溶液,得白色沉淀,过滤、干燥、称量,沉淀质量为86.1 g;

② 另取50.0mL混合溶液,向其中加入1.40 g铁粉,结果铁粉全部溶解但未见固体析出;

③ 再取50.0mL混合溶液,向其中加入20.0 mL稀硝酸,得到一种无色气体,其体积换算成标准状况时为0.448 L ;

请根据以上实验中得到的数据分析计算:

⑴ 原FeCl3溶液物质的量浓度(反应过程中过程中溶液体积的变化忽略不计);

⑵ 所得混合溶液中c(Cu2+)的取值范围;

⑶ 若要进一步求得混合溶液中c(Cu2+)的具体数值,在只单独使用AgNO3溶液、铁粉

或稀硝酸的前题下,还可测出哪些数据,必须进行哪些实验?

(1)

(2)[0.600 mol/L,1.50 mol/L]

(3)还可测出50.0mL混合溶液中n (Fe2+)的值,应进行的实验是向50.0mL混合溶液中加入足量的稀硝酸,测出生成的气体体积(标准状况)。


解析:

⑴ 解:由I得50.0mL混合溶液中c(Cl-)=  

      所以原FeCl3溶液中c(FeCl3)=    

⑵ 解:Ⅱ中加入1.4gFe无固体剩余,即发生的反应为:Fe+2Fe3+=3Fe2+

 所以50.0mL混合溶液中至少含有Fe3+:  

Ⅲ中加入20.0mL稀硝酸后产生的气体为NO,反生的反应为

3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O

即50.0mL混合溶液中至少含有Fe2+:    

50.0mL混合溶液中根据铁元素守恒有:

n (Fe2+) + n (Fe3+) = 4.0 mol/L×0.05L= 0.20 mol         

根据电荷守恒有:3n (Fe3+)+2n (Fe2+)+2n (Cu2+)=n (Cl-)=

当n (Fe3+) 有最小值时,n (Fe2+)、n (Cu2+)有最大值,且由上述两等式可求得

n (Cu2+)的最大值为0.075 mol                              

当n (Fe2+)有最小值时,n (Fe3+) 有最大值,n (Cu2+)有最小值,同样可求得

n (Cu2+)的最小值为0.03 mol                               

所以,50.0mL混合溶液中n (Cu2+)的取值范围为:[0.600 mol/L,1.50 mol/L]

⑶ 解:还可测出50.0mL混合溶液中n (Fe2+)的值,应进行的实验是向50.0mL混合溶液中加入足量的稀硝酸,测出生成的气体体积(标准状况)。

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