Question

现有一包铁粉和铜粉的混合粉末，为确定其组成，现提供4mol?L^-1的FeCl₃溶液（其他用品略），某化学小组的实验结果如表（假定反应前后溶液的体积不变）：

组别	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	100	100	100	100
混合粉末的质量/g	6	13.2	24	36
反应后剩余固体的质量/g	0	1.28	12.8	24.8

试回答下列问题：
（1）由第②组数据计算可知，原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=

 

．
（2）在②、③、④中，剩余固体只有铜的是

 

．
（3）第①组溶液反应后，溶液中c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：

分析：铁的还原性强于铜，所以Fe³⁺先和铁发生反应：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反应完全后，Fe³⁺有剩余，再与铜发生反应：Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固体可以是铜，可以是铁和铜，由第②组数据中可以得出②中FeCl₃溶液全部参与反应，100mL FeCl₃溶液能溶解金属质量为13.2g-1.28g=11.92g，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=0.1L×4mol/L=0.4mol，假设只发生：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反应金属的物质的量为0.2mol，则溶解的Fe的质量为0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同时也有一部分Cu溶解，所以剩余的固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余12.8g为Cu；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
（1）结合③组中Fe、Cu质量，根据n=

m

M

计算原混合粉末中n（Fe）：n（Cu），
（3）计算6g混合物中Fe、Cu的物质的量，再根据方程式计算反应的Fe³⁺的物质的量，进而计算反应后溶液中c（Fe³⁺）．

解答： 解：铁的还原性强于铜，所以Fe³⁺先和铁发生反应：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反应完全后，Fe³⁺有剩余，再与铜发生反应：Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固体可以是铜，可以是铁和铜，由第②组数据中可以得出②中FeCl₃溶液全部参与反应，100mL FeCl₃溶液能溶解金属质量为13.2g-1.28g=11.92g，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=0.1L×4mol/L=0.4mol，假设只发生：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反应金属的物质的量为0.2mol，则溶解的Fe的质量为0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同时也有一部分Cu溶解，所以剩余的固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余12.8g为Cu；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
（1）第③合金中Fe与Cu的质量分别为11.2g、12.8g，则原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=

11.2g

56g/mol

：

12.8g

64g/mol

=1：1，故答案为：1：1；
（2）由上述分析可知，在②、③、④中，剩余固体只有铜的是②③，故答案为：②③；
（3）①中n（Fe）=n（Cu）=

6g

56g/mol+64g/mol

=0.05mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，可知反应的Fe³⁺为0.05mol×2+0.05mol×2=0.2mol，故第①组溶液反应后，溶液中c（Fe³⁺）=4mol/L-

0.2mol

0.1L

=2mol/L，故答案为：2．

点评：本题考查了混合物的有关计算，关键是通过②判断剩余固体为铜，题目综合性较大，数据较复杂，侧重学生对实验数据的分析处理考查，难度较大．