题目内容

10.铁、铜混合粉末18.0克加入到100mL5.0mol/LFeCl3溶液中,充分反应后,剩余固体2.8克:
(1)写出发生反应的离子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+.
(2)反应后溶液中无(填“有”或“无”)Fe3+,检验方法是取少量反应后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,不显血红色,则溶液无Fe3+.
(3)反应后的溶液中Fe2+和Cu2+物质的量之和为0.75mol.
(4)求混合物中铜的质量(写出计算过程).

分析 铁比铜活泼,与FeCl3溶液反应时先后发生Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,原氯化铁溶液中含有氯化铁的物质的量为n(FeCl3)=5mol/L×0.1L=0.5mol,结合反应的方程式解答.

解答 解:铁的还原性强于铜,把铁、铜混合粉末加入氯化铁溶液中,铁先与铁离子反应,氯化铁的物质的量是0.5mol,
设0.5mol铁离子完全反应消耗铁、铜的质量分别为m1、m2,则:
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Fe+2Fe3+=3Fe2+
64g  2mol                     56g   2mol
m1   0.5mol                    m2  0.5mol
m1=$\frac{64g×0.5mol}{2mol}$=16g,
m2=$\frac{56g×0.5mol}{2mol}$=14g,
溶解的金属质量为:18g-2.8g=15.2g,14g<15.2g<16g,
则铁完全反应、铜部分反应,且Fe3+完全反应,剩余的金属为Cu,
(1)发生反应的离子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+;
(2)反应后溶液中无Fe3+,检验方法是取少量反应后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,不显血红色,则溶液无Fe3+,故答案为:无;取少量反应后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,不显血红色,则溶液无Fe3+;
(3)设反应消耗铜的物质的量为n1,反应的铁的物质的量为n2,
则:①64n1+56n2=15.2g
②n1+n2=$\frac{1}{2}$n(Fe3+)=0.25mol,
解得:n1=0.15mol、n2=0.1mol,
根据反应方程式可知反应后溶液中n(Fe2+)=2n(Cu)+3n(Fe)=2×0.15mol+3×0.10mol=0.6mol,
反应后溶液中铜离子的物质的量为n(Cu2+)=n(Cu)=0.15mol,
故n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.6mol+0.15mol=0.75mol,故答案为:0.75;
(4)原来混合物中含有的铜的质量为:0.15mol×64g/mol+2.8g=12.4g,
答:Cu的质量为12.4g.

点评 本题考查混合物的计算,为高频考点,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,注意根据反应的相关方程式从质量守恒的角度解答,难度中等.

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