Question

在500 mL CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃的混合溶液中加入 21.7 g铁粉，待反应完全后，得到16.8 g残留固体。 在滤液中加入400 mL 4 mol/L的BaCl₂溶液，恰好使溶液中的SO₄^2-完全沉淀。求原混合液中CuSO₄ 和Fe₂(SO₄)₃的物质的量浓度。

Answer 1

本题的解答关键是必须先并清16.8 g残留固体的成分，然后根据有关反应的化学方程式进行计算。
n(SO₄^2-)=n(BaCl₂)=4mol/L×0.4L=1.6mol
若原混合液中溶质全部是CuSO₄，
由Fe+ CuSO₄=FeSO₄+Cu知，需Fe的质量为：1.6× 56= 89.6 g。
若原混合液中溶质全部是Fe₂(SO₄)₃，
由Fe+ Fe₂(SO₄)₃=3FeSO₄知需Fe的质量为：×56= 29.9 g。
因而实际需Fe的质量应介于29.9 g~89.6 g之间。
现加入的Fe为21.7 g，所以Fe的量不足，16.8 g全部是Cu。
设原混合物中Fe₂(SO₄)₃为xmol，CuSO₄为ymol。
因为氧化性Fe³⁺> Cu²⁺．故Fe先与Fe₂(SO₄)₃反应有
Fe+ Fe₂(SO₄)₃=3FeSO₄
 x          x
Fe + CuSO₄ =FeSO₄ + Cu
                       
 依题意有解得x=0. 125，y=1. 225 。
所以c[Fe₂(SO₄)₃]=0.25mol/L,c(CuSO₄)=2.45 mol/L。