Question

现有FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液1L，将0.70mol的铁粉慢慢加入混合液中并充分搅拌，溶液中的三种金属阳离子的物质的量随铁粉加入量的变化曲线如图所示，D点坐标是（0.4，0），H点坐标是（0.7，0.2）．
请回答下列问题：
（1）原混合溶液中，c（Fe²⁺）=

 

mol?L^-1，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．
（2）当所有的铁粉溶解后，忽略溶液体积变化，则所得的溶液中c（Fe²⁺）=

 

mol?L^-1，c（Cu²⁺）=

 

mol?L^-1，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．
（3）曲线BGH表示的是

 

（填“Fe²⁺”或“Cu²⁺”或“Fe³⁺”）的物质的量变化．
（4）反应完毕，所得溶液的质量比原混合溶液

 

（填“大”或“小”）．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：

分析：（1）根据离子氧化性强弱判断离子与铁粉反应的先后顺序，然后结合反应的离子方程式判断图象中各曲线表示的离子，然后根据D、H的坐标计算出原溶液中亚铁离子、铁离子的物质的量，再根据c=

n

V

计算出亚铁离子、铁离子的物质的量浓度；
（2）根据0.7mol铁粉完全溶解后离子浓度变化及各坐标数据计算出所得溶液中亚铁离子、铜离子、铁离子的物质的量，再根据c=

n

V

分别计算出浓度；
（3）根据（1）的分析可知该曲线表示的是铜离子浓度的变化；
（4）溶液增加的质量为0.1mol铁粉的质量，溶液减少的质量为置换出的铜的质量，根据二者质量判断溶液质量变化．

解答： 解：（1）溶液中阳离子的氧化性强弱顺序为：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，当加入铁粉后，Fe³⁺优先反应：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，所以物质的量增大的曲线BEF为表示的是Fe²⁺，物质的量减小的曲线AD表示的是Fe³⁺，物质的量不变为曲线BC表示的是Cu²⁺，
坐标D为（0.4，0），则铁离子完全反应消耗铁粉0.4mol，根据反应2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺可知，反应消耗铁离子的物质的量为：n（Fe³⁺）=2n（Fe）=0.4mol×2=0.8mol，原溶液中铁离子的浓度为：c（Fe³⁺）=

0.8mol

1L

=0.8mol/L；
H点坐标是（0.7，0.2），CH表示铜离子的减少物质的量，根据反应Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺可知，消耗铁粉的物质的量为：0.7mol-0.4mol=0.3mol，反应中消耗的铜离子的物质的量为：n（Cu²⁺）=n（Fe）=0.3mol，则B点Cu²⁺的物质的量为：0.2mol+0.3mol=0.5mol，则原溶液中n（Fe²⁺）=n（Cu²⁺）=0.5mol，原溶液中亚铁离子的物质的量浓度为：c（Fe²⁺）=

0.5mol

1L

=0.5mol/L，
故答案为：0.5；0.8；
（2）根据反应2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺、Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺可知，0.7mol铁粉完全溶解后，溶液中亚铁离子增加的物质的量=参加反应的铁粉物质的量=0.7mol，则当所有的铁粉溶解后，溶液中亚铁离子的物质的量为：0.5mol+0.7mol=1.2mol，其浓度为：c（Fe²⁺）=

1.2mol

1L

=1.2mol/L；
根据坐标H（0.7，0.2）可知，当铁粉完全溶解时，溶液中铜离子物质的量为0.2mol，则此时铜离子浓度为：c（Cu²⁺）=

0.2mol

1L

=0.2mol/L；铁粉完全溶解时，铜离子已经完全反应，则溶液中铁离子浓度为0，
故答案为：1.2；0.2；0；
（3）根据（1）的分析可知，曲线BCH表示的是Cu²⁺的物质的量变化，
故答案为：Cu²⁺；
（4）反应消耗的0.7mol铁粉的质量为：56g/mol×0.7mol=39.2g；反应置换出铜的物质的量为：0.3mol，铜的质量为：64g/mol×0.3mo=19.2g，
溶液增加的质量39.2g＞溶液减小的质量19.2，
故反应后溶液比反应前溶液质量大，
故答案为：大．

点评：本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，正确分析图象各曲线表示的金属离子名称及发生反应的原理为解答本题的关键，试题侧重考查了学生的分析、理解能力．