题目内容
【题目】有一包铁粉和铜粉混合均匀的粉末样品，为确定其组成，某同学将不同质量的该样品分别与40 mL 1 mol·L-1的FeCl3溶液反应，实验结果如下表所示（忽略反应前后溶液体积的微小变化）。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
m（粉末样品）/g | 0.90 | 1.80 | 3.60 | 7.20 |
m（反应后剩余固体）/g | 0 | 0.64 | 2.48 | 6.08 |
计算：（1）样品中铁和铜的物质的量之比n(Fe)∶n(Cu)=_______________。
（2）实验②的滤液中c(Fe2＋)=__________________。
【答案】（1）1∶1（2分）（2）1.375 mol·L-1（2分）。
【解析】
试题分析：（1）铁的还原性强于铜，所以Fe3+先和铁发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应后Fe3+有剩余，再与铜发生反应：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，所以剩余的固体是铜或铁和铜，从第②组数据，可以得出FeCl3溶液全部参与反应，40mL 1molL﹣1FeCl3溶液能溶解金属质量1.80g﹣0.64g=1.16g，大于第①组溶解的金属质量，故第①组金属完全反应、FeCl3有剩余；第②组实验中FeCl3溶液全部参与反应，其物质的量为=0.04L×1mol/L=0.04mol，假设只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+，参加反应Fe的物质的量为0.02mol，则溶解的Fe的质量为0.02mol×56g/mol=1.12g＜1.16g，所以同时也有一部分Cu溶解，所以剩余的固体全部为Cu，氯化铁不足；设参加反应的铁是xmol，铜是ymol，则56x+64y＝1.8－0.64＝1.16、2x+2y＝0.04，解得x＝0.015，y＝0.005，即1.80g样品中铁是0.015mol，质量是0.84g，则铜是1.8g－0.84g＝0.96g，物质的量是0.015mol，因此样品中铁和铜的物质的量之比n(Fe)∶n(Cu)=1：1；
（2）根据（1）中分析可知实验②的滤液中亚铁离子的物质的量是0.015mol×3+0.005mol×2＝0.055mol，所以c(Fe2＋)=0.055mol÷0.04L＝1.375mol/L。
