Question

19．金属铜能被氯化铁浓溶液腐蚀，其化学反应是：Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂．现将有铜的印刷线路板浸入120mL氯化铁浓溶液中，有9.6g铜被腐蚀掉．取出印刷线路板，向溶液中加入8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在4.8g不溶解的物质．（设溶液体积不变，且不考虑金属离子水解）．请回答下列问题：
（1）向溶液中加入铁粉后，发生反应的离子反应方程式为Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu．
（2）充分反应后，溶液中存在4.8g不溶物的成分为Cu．
（3）充分反应后溶液中一定不存在的金属离子为Fe³⁺．
（4）比较Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺的氧化性大小：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺．
（5）试计算最后溶液中Fe²⁺离子的物质的量浓度5.0mol/L．

Answer 1

分析 （1）依据反应：Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂、Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu判断溶液中剩余的金属离子、固体物质的成分；
（2）依据Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂计算即可；
（3）反应顺序是Fe先和过量的Fe³⁺反应，再置换部分Cu²⁺，据此回答判断；
（4）氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，据此回答；
（5）利用物质的量守恒以及电子得失守恒计算即可．

解答 解：（1）向氯化铁、氯化铜溶液中加入铁粉后，发生反应的离子反应方程式为：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；
故答案为：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；
（2）加入Fe粉前，溶液中有Cu²⁺，Fe²⁺，Cl^-，可能还有Fe³⁺，8.4gFe为0.15mol，9.6gCu为0.15mol，若无Fe³⁺，那么Fe恰好把9.6gCu全部置换，现在只有4.8g不溶物，所以不可能为Fe，只能是Cu，故答案为：Cu；
（3）反应顺序是Fe先和过量的Fe³⁺反应，再置换部分Cu²⁺，溶液中一定不存在的金属离子为Fe³⁺，存在Cl^-、Fe²⁺、Cu²⁺，故答案为：Fe³⁺；
（4）由化学方程式Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，即溶液中离子氧化性Fe³⁺大于Cu²⁺，根据金属活动顺序表，Cu²⁺＞Fe²⁺，所以氧化性顺序是：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，
故答案为：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺；
（5）加入Fe，反应顺序是Fe先和过量的Fe³⁺反应，再置换部分Cu²⁺，所以存在Cl^-，Fe²⁺，Cu²⁺；溶液中剩余的Cu元素为9.6-4.8=4.8g，0.075mol，综合来看，溶液中是4.8gCu和8.4gFe恰好完全还原了Fe³⁺，Cu失电子为0.15mol，Fe失电子0.3mol，合计0.45mol，所以原有Fe³⁺0.45mol，最后所有的Fe元素都变成Fe²⁺，故[Fe²⁺]=$\frac{0.15+0.45}{0.12}$mol/L=5.0mol/L，
故答案为：5.0．

点评 本题主要考查的是铜以及铁之间的转化关系、计算，属于中等题，锻炼了同学们分析问题、解决问题的能力，难度中等．