题目内容
已知氧化性Fe3+＞Cu2+＞Fe2+．现有一包铁粉和铜粉混合粉末，某研究小组同学为了确定其组成，利用1.2mol/L的FeCl3溶液（其他用品略），与混合粉末反应，实验结果如下（假定反应前后溶液体积不变）：
分析表中数据，下列结论正确的是（ ）
| 组别 | ① | ② | ③ | ④ |
| V[FeCl3（aq）]/mL | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 混合粉末质量/g | 1.2 | 2.4 | 3.6． | 4.8 |
| 反应后剩余固体质量/g | 0 | 0.64 | 1.92 | 3.12 |
| A、第①组反应后溶液中剩余c（Fe3+）=0.4mol/L |
| B、第②、③组剩余固体全是铜 |
| C、第④组的滤液中c（Fe2+）=2.0mol/L |
| D、原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：2 |
考点：有关混合物反应的计算
专题：计算题
分析：铁的还原性强于铜，所以Fe3+先与铁反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应完全后Fe3+有剩余，再与铜反应Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，能剩余的固体可以是铜，可以是铁和铜，从第②组数据中可以得出FeCl3溶液全部参与反应，50mL FeCl3溶液能溶解金属质量2.4g-0.64g=1.76g，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：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假设只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+，参加反应金属的物质的量为0.03mol，则溶解的Fe的质量为0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以同时也有一部分Cu溶解，则剩余的0.64g固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=56：64；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
根据以上分析对各选项进行解答．
第②组实验中FeCl3溶液全部参与反应，其物质的量为：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假设只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+，参加反应金属的物质的量为0.03mol，则溶解的Fe的质量为0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以同时也有一部分Cu溶解，则剩余的0.64g固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=56：64；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
根据以上分析对各选项进行解答．
解答：
解：还原性：Fe＞Cu，故Fe3+优先Fe反应（Fe+2Fe3+=3Fe2+），Fe完全反应后若Fe3+有剩余，则再与铜反应（Cu+2Fe3+=Fe2++Cu2+），所以剩余的固体可以是铜，可以是铁和铜的混合物；
根据第②组数据中可以得出FeCl3溶液全部参与反应，50mL FeCl3溶液能溶解金属质量为：2.4g-0.64g=1.76g＞1.2g，大于第①组溶解的金属质量，故第①组金属完全反应，且FeCl3有剩余；
第②组实验中FeCl3溶液全部参与反应，FeCl3物质的量为：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假设只发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，参加反应金属的物质的量为0.03mol，溶解的Fe的质量为：0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以铁完全溶解的同时还有部分Cu溶解，则剩余的0.64g固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=7：8；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
A．根据分析可知，第①组反应中金属完全反应，1.2g合金中含有铁的物质的量为：
=0.01mol，含有铜的物质的量为：
=0.01mol，根据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu+2Fe3+=Fe2++Cu2+可知，金属消耗铁离子的物质的量为：0.01mol×2+0.01mol×2=0.04mol，①反应后的溶液中铁离子浓度为：
=0.4mol/L，故A正确；
B．根据分析可知，②剩余的全部为铜，而③剩余的为铁和铜的混合物，故B错误；
C．由上述分析可知，第④组实验剩余金属为Fe和Cu，参加反应金属为1.68g，其物质的量为0.03mol，由Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知溶液中n（Fe2+）=0.09mol，故c（Fe2+）=
=1.8mol/L，故C错误；
D．第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=7：8，则二者的物质的量之比为：
：
=1：1，故D错误；
故选A．
根据第②组数据中可以得出FeCl3溶液全部参与反应，50mL FeCl3溶液能溶解金属质量为：2.4g-0.64g=1.76g＞1.2g，大于第①组溶解的金属质量，故第①组金属完全反应，且FeCl3有剩余；
第②组实验中FeCl3溶液全部参与反应，FeCl3物质的量为：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假设只发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，参加反应金属的物质的量为0.03mol，溶解的Fe的质量为：0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以铁完全溶解的同时还有部分Cu溶解，则剩余的0.64g固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=7：8；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
A．根据分析可知，第①组反应中金属完全反应，1.2g合金中含有铁的物质的量为：
1.2g×
| ||
| 56g/mol |
| 1.2g-56g/mol×0.01mol |
| 64g/mol |
| 1.2mol/L×0.05L-0.04mol |
| 0.05L |
B．根据分析可知，②剩余的全部为铜，而③剩余的为铁和铜的混合物，故B错误；
C．由上述分析可知，第④组实验剩余金属为Fe和Cu，参加反应金属为1.68g，其物质的量为0.03mol，由Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知溶液中n（Fe2+）=0.09mol，故c（Fe2+）=
| 0.09mol |
| 0.05L |
D．第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=7：8，则二者的物质的量之比为：
| 7 |
| 56 |
| 8 |
| 64 |
故选A．
点评：本题考查了混合物的有关计算、铁及其化合物的性质应用，题目难度较大，关键是通过②判断剩余固体为铜，题目综合性较强，数据较复杂，侧重学生对实验数据的分析处理考查．
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