Question

20．向含Fe₂（SO₄）₃、CuCl₂、H₂SO₄的混合溶液中投入足量的Fe粉，充分反应后，剩余的固体物质经干燥，称得其质量比加入的铁粉质量减轻16g，此时溶液中c（Fe²⁺）是原混合液中c（Cu²⁺）的3倍（反应前后体积没有变化），溶液中c（SO₄^2-）与c（Cl^-）之比是（　　）

• A． 1：2
• B． 2：1
• C． 1：3
• D． 1：1

Answer 1

分析 向含Fe₂（SO₄）₃、CuCl₂、H₂SO₄的混合溶液中投入足量的Fe粉，充分反应，发生反应Fe+CuCl₂=Cu+FeCl₂，Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
反应前固体为铁，设其物质的量为x，反应后只有铜，设其物质的量为y，依据质量关系列式得到（1）56x-64y=16g，
由于氧化还原反应过程中存在电子守恒，铁总共失去电子数2x，铜离子得到2y个电子，剩下的电子最终都是在二价铁离子中，可知溶液最后的二价铁离子的量$\frac{2x-2y}{2}$+x=2x-y，而已知反应后二甲铁离子与反应前铜离子的比例为3：1，（2）（2x-y）：y=3：1，
联立（1）（2）计算得到y=$\frac{1}{3}$，2x-y=1，结合元素守恒计算．

解答 解：反应前固体为铁，设其物质的量为x，反应后只有铜，设其物质的量为y，
依据质量关系列式得到（1）56x-64y=16g，
由于氧化还原反应过程中存在电子守恒，铁总共失去电子数2x，铜离子得到2y个电子，剩下的电子最终都是在二价铁离子中，可知溶液最后的二价铁离子的量$\frac{2x-2y}{2}$+x=2x-y，
而已知反应后二甲铁离子与反应前铜离子的比例为3：1，（2）（2x-y）：y=3：1，
联立（1）56x+64y=16g
（2）（2x-y）：y=3：1
计算得到y=$\frac{1}{3}$，2x-y=1，
由氯化铜中元素守恒和氯元素的量为2y=$\frac{2}{3}$，
电荷守恒可知硫酸根离子物质的量[2（x-y）×2-$\frac{2}{3}$]×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{3}$，
硫酸根离子和氯离子物质的量之比为1：1，
故选D

点评 本题考查了物质性质、氧化还原反应顺序、元素守恒、电子守恒的计算应用，题目难度较大．