Question

今有一包铁粉和铜粉混合粉末，为确定其组成，现提供4mol/L的FeCl₃溶液（其他用品略），某课外活动小组同学的实验结果如下（假定反应前后溶液体积不变）．

组别	①	②	③	④
混合粉末质量/g	40	40	40	40
V[FeCl3（aq）]/mL	150	300	330	350
反应后剩余固体质量/g	23.2	6.4	2.56	x

（1）试判断第②组剩余固体的成分为

 

．
（2）试判断第④组剩余固体质量x为

 

．
（3）原混合粉末中Fe、Cu的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）铁的还原性强于铜，所以Fe³⁺先和铁反应：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，
第②组实验中，有固体剩余，故FeCl₃溶液全部参与反应，若只发生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可以溶解Fe的质量为0.3L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=33.6g，300mL FeCl₃溶液能溶解金属质量40g-6.4g=33.6g，
第③组实验，可以看作再第②组实验的基础上再加入30mL FeCl₃溶液，实际溶解金属质量=6.4g-2.56g=3.84g，若只发生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，30mL溶液可以溶解Fe的质量为0.03L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=3.36g，若只发生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，30mL溶液可以溶解Cu的质量为0.03L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=3.84g，可推断第②组实验中Fe恰好反应完全，剩余固体为Cu；
（2）第④组实验，可以看作再第②组实验的基础上再加入50mL FeCl₃溶液，发生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，根据方程式计算50mL溶液可以溶解Cu的质量，进而计算x的值；
（3）根据（1）中分析可知Cu为6.4g，进而计算Fe的质量，再根据n=

m

M

计算Fe、Cu的物质的量，进而计算二者物质的量之比．

解答： 解：（1）铁的还原性强于铜，所以Fe³⁺先和铁反应：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，
第②组实验中，有固体剩余，故FeCl₃溶液全部参与反应，若只发生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可以溶解Fe的质量为0.3L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=33.6g，300mL FeCl₃溶液能溶解金属质量40g-6.4g=33.6g，
第③组实验，可以看作再第②组实验的基础上再加入30mL FeCl₃溶液，实际溶解金属质量=6.4g-2.56g=3.84g，若只发生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，30mL溶液可以溶解Fe的质量为0.03L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=3.36g，若只发生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，30mL溶液可以溶解Cu的质量为0.03L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=3.84g，可推断第②组实验中Fe恰好反应完全，剩余固体为Cu，
故答案为：Cu；
（2）第④组实验，可以看作再第②组实验的基础上再加入50mL FeCl₃溶液，发生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，50mL溶液可以溶解Cu的质量=0.05L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=6.4g，故x=6.4g-6.4g=0，
故答案为：0；
（3）根据（1）中分析可知Cu为6.4g，Fe的质量=40g-6.4g=33.6g，故n（Fe）=

33.6g

56g/mol

=0.6mol，n（Cu）=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，原混合粉末中Fe、Cu的物质的量之比=0.6mol：0.1mol=6：1，
故答案为：6：1．

点评：本题考查了混合物的有关计算，关键是通过②判断Fe恰好反应，剩余固体为铜，侧重学生对实验数据的分析处理考查，难度较大．