Question

将Cu与Fe₂O₃的混合粉末a g与1.00 mol·L^-1的硫酸进行反应。

（1）若固体恰好完全溶解，消耗硫酸的体积为0.300 L。且所得溶液中无Fe³⁺，则a=________，混合粉末中铜的质量为________。

（2）若将固体完全溶解于1.00 L上述硫酸中，测得c(Fe³⁺)=0.100 mol·L^-1（假设反应前后溶液的体积不变），则混合粉末中铜的质量的最大值为________g。

（3）若固体恰好完全溶解，消耗硫酸的体积为0.300 L，且所得溶液中既有Fe²⁺,也有Fe²⁺,则a的取值范围是________________。

Answer 1

（1）22.4 g  6.4 g  (2)18.13  (3)16＜a＜22.4

解析：(1)固体恰好完全溶解，且溶液中无Fe³⁺,则有关系式：

n(Cu)=n(Fe₂O₃)①

n(Cu)+2n(Fe₂O₃)=0.3 mol②

n(Cu)=n(Fe₂O₃)=0.1 mol

∴a=0.1×64+0.1×160=22.4 g

(2)固体完全溶解，此时Cu全部转化为Cu²⁺,由于溶液中还存在0.1 mol Fe³⁺,则溶液n(Cu²⁺)=n(Fe²⁺)，当溶液中无H⁺时，铜的质量最大，此时根据电荷守恒有：2n(Cu²⁺)+2n(Fe²⁺)+0.3 mol=2 mol

解得：m(Cu)=×64 g·mol^-1=18.13 g

(3)若溶液中只有Fe³⁺,

则有Fe₂O₃  —  3H₂SO₄

      0.1 mol    0.3 mol

此时a=16 g

若溶液中只有Fe²⁺和Cu²⁺，则a=22.4 g。

∴16＜a＜22.4。