Question

有一包铁粉和铜粉混合物均匀的粉末样品，为了确定其组成，某同学将不同质量的该样品分别与40mL1mol?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	一	二	三	四
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

下列实验结论不正确的是（　　）

• A、实验一反应后溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺
• B、实验二、三反应后剩余固体全部是Cu
• C、实验四的滤液中c（Fe²⁺）=1.5mol?L^-1
• D、原粉末样品中m（Fe）：m（Cu）=7：8

Answer 1

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 1mol?L^-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；
第③组实验中溶解金属为3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余2.48g为Cu，即3.60g混合物中Cu的质量为2.48g，则混合物中m（Fe）：m（Cu）=1.12g：2.48g=14：31；
故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，溶液中溶质为FeCl₂；据此分别分析各选项选择即可．

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 1mol?L^-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；
第③组实验中溶解金属为3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余2.48g为Cu，即3.60g混合物中Cu的质量为2.48g，则混合物中m（Fe）：m（Cu）=1.12g：2.48g=14：31；
故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，溶液中溶质为FeCl₂；
A、依据分析可知，实验一反应后溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，故A正确；
B、依据分析可知：实验二、三反应后剩余固体全部是Cu，故B正确；
C、第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，溶液中溶质为FeCl₂，则溶液中存在c（Fe²⁺）=

1

2

c（Cl^-）=

3

2

c（FeCl₃）=

3

2

×1mol/L=1.5 mol/L，故C正确；
D、第③组实验中溶解金属为3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余2.48g为Cu，即3.60g混合物中Cu的质量为2.48g，则混合物中m（Fe）：m（Cu）=1.12g：2.48g=14：31，故D错误；
故选D．

点评：本题考查混合物的计算，明确物质反应先后顺序及各组剩余固体成分是解本题关键，再结合转移电子守恒、原子守恒进行解答，同时考查学生思维缜密性，题目难度中等．