Question

已知氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺．現(xiàn)有一包鐵粉和銅粉混合粉末，某研究小組同學(xué)為了確定其組成，利用1.2mol/L的FeCl₃溶液（其他用品略），與混合粉末反應(yīng)，實驗結(jié)果如下（假定反應(yīng)前后溶液體積不變）：

組別	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	50	50	50	50
混合粉末質(zhì)量/g	1.2	2.4	3.6．	4.8
反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量/g	0	0.64	1.92	3.12

分析表中數(shù)據(jù)，下列結(jié)論正確的是（　�。�

• A、第①組反應(yīng)后溶液中剩余c（Fe³⁺）=0.4mol/L
• B、第②、③組剩余固體全是銅
• C、第④組的濾液中c（Fe²⁺）=2.0mol/L
• D、原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：2

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：計算題

分析：鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先與鐵反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)完全后Fe³⁺有剩余，再與銅反應(yīng)Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，從第②組數(shù)據(jù)中可以得出FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，50mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量2.4g-0.64g=1.76g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應(yīng)、FeCl₃有剩余；
第②組實驗中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，其物質(zhì)的量為：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假設(shè)只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，參加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為0.03mol，則溶解的Fe的質(zhì)量為0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以同時也有一部分Cu溶解，則剩余的0.64g固體全部為Cu；
第③組實驗中溶解金屬為：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余1.92g為Cu，合金中Fe與Cu的質(zhì)量之比為：1.68g：1.92g=56：64；故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，
根據(jù)以上分析對各選項進行解答．

解答： 解：還原性：Fe＞Cu，故Fe³⁺優(yōu)先Fe反應(yīng)（Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺），F(xiàn)e完全反應(yīng)后若Fe³⁺有剩余，則再與銅反應(yīng)（Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺），所以剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅的混合物；
根據(jù)第②組數(shù)據(jù)中可以得出FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，50mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量為：2.4g-0.64g=1.76g＞1.2g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應(yīng)，且FeCl₃有剩余；
第②組實驗中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，F(xiàn)eCl₃物質(zhì)的量為：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假設(shè)只發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，參加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為0.03mol，溶解的Fe的質(zhì)量為：0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以鐵完全溶解的同時還有部分Cu溶解，則剩余的0.64g固體全部為Cu；
第③組實驗中溶解金屬為：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余1.92g為Cu，合金中Fe與Cu的質(zhì)量之比為：1.68g：1.92g=7：8；故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，
A．根據(jù)分析可知，第①組反應(yīng)中金屬完全反應(yīng)，1.2g合金中含有鐵的物質(zhì)的量為：

1.2g× 7 7+8

56g/mol

=0.01mol，含有銅的物質(zhì)的量為：

1.2g-56g/mol×0.01mol

64g/mol

=0.01mol，根據(jù)反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺可知，金屬消耗鐵離子的物質(zhì)的量為：0.01mol×2+0.01mol×2=0.04mol，①反應(yīng)后的溶液中鐵離子濃度為：

1.2mol/L×0.05L-0.04mol

0.05L

=0.4mol/L，故A正確；
B．根據(jù)分析可知，②剩余的全部為銅，而③剩余的為鐵和銅的混合物，故B錯誤；
C．由上述分析可知，第④組實驗剩余金屬為Fe和Cu，參加反應(yīng)金屬為1.68g，其物質(zhì)的量為0.03mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可知溶液中n（Fe²⁺）=0.09mol，故c（Fe²⁺）=

0.09mol

0.05L

=1.8mol/L，故C錯誤；
D．第③組實驗中溶解金屬為：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余1.92g為Cu，合金中Fe與Cu的質(zhì)量之比為：1.68g：1.92g=7：8，則二者的物質(zhì)的量之比為：

7

56

：

8

64

=1：1，故D錯誤；
故選A．

點評：本題考查了混合物的有關(guān)計算、鐵及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用，題目難度較大，關(guān)鍵是通過②判斷剩余固體為銅，題目綜合性較強，數(shù)據(jù)較復(fù)雜，側(cè)重學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析處理考查．