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FeCl 3 溶液（其他用品略），某合作学习小组

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FeCl 3 溶液（其他用品略），某合作学习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 V[FeCl 3 （aq）]/mL 100 100 100 100 混合粉末质量/g 6 13.2 24 36 反应后剩余固体质量/g 0 1.28 12.8 24.8 下列结论正确的是（　　） A．第①组溶液中c（Fe 3+ ）=3.0mol/L B．第②、③组剩余固体全是铜 C．第④组反应后的滤液中c（Fe 2+ ）=6mol/L D．原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=3：2

Answer 1

从②组数据中可以得出，FeCl 3 溶液全部参与反应，假设只发生第一个反应，则溶解的Fe的质量为11.2g， 13.2-1.28=11.92=2＞11.2，所以同时也有一部分Cu溶解（发生第二个反应），所以剩余的固体全部为Cu；利用②的数据，设Cu、Fe合金中金属物质的量分别为xmol、ymol． Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+  x    0.2x      Cu+2Fe 3+ =Cu 2+ +2Fe 2+ 0.2-x     0.4-0.2x     依据铜元素守恒  （0.2-x）+ 1.28 64 =y；质量守恒  56x+64y=13.2．联立解之得：x=y=0.11         即铜与铁物质的量比是1：1                      验证：利用③的数据，正好是24-11.2=12.8，所以只发生了Fe+2Fe 3+ ═3Fe 2+ ，剩余的12.8全部为Cu，所以n（Fe）：n（Cu）=（ 11.2 56 ）：（ 1.28 64 ）=1：1，符合铁和铜的物质的量之比的判断； ①组，6g固体中含有Cu、Fe的物质的量各为0.05mol   Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ 0.05  0.1  0.15   Cu+2Fe 3+ =Cu 2+ +2Fe 2+ 0.05  0.1  0.05 0.1 c（Fe 3+ ）= 0.4mol-0.2mol 0.1L =2.0mol/L ④组中铁和铜物质的量按照1：1混合，可以计算得到铁和铜的物质的量= 36g (56+64)g/mol =0.3mol， 36g金属中铁的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g，铜的质量为19.2g；  依据反应Fe+2Fe 3+ =3Fe 2+ ，有三价铁离子物质的量计算判断，反应金属为11.2g铁，所以剩余固体为铁和铜，三价铁全部反应，根据铁元素守恒可知，0.4molFe 3+ 全部反应生成Fe 2+ ，溶解的铁为11.2g，物质的量= 11.2g 56g/mol =0.2mol，所以反应后溶液中的二价铁离子的浓度C（Fe 2+ ）= 0.2mol+0.4mol 0.1L =6mol/L；   综上所述： A、第①组溶液中c（Fe 3+ ）=2.0mol/L，故A错误； B、第②、③组剩余固体全是铜，故B正确； C、第④组反应后的滤液中c（Fe 2+ ）=6mol/L，故C正确； D、原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：1，故D错误； 故选BC．