Question

【題目】將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(假定容器不參與反應(yīng))。試判斷下列情況下，容器中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。

（1）若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是________，銅單質(zhì)______(填“一定”或“可能”)存在。

（2）若CuCl2有剩余，則容器中還可能有的離子為________，銅單質(zhì)______(填“一定”或“可能”)存在。

（3）若FeCl3和CuCl2都有剩余，則容器中不可能有的單質(zhì)是______，Fe2+_____(填“一定”或“可能”)存在。

（4）將6g鐵粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中，充分反應(yīng)得到200mL 0.5mol/LFeSO4溶液和5.2g固體沉淀物，則原Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量濃度為________。

Answer 1

【答案】 Fe3+、Cu2+ 一定 Fe3+ 可能 Fe、Cu 一定 0.1mol/L

【解析】氧化性：FeCl3＞CuCl2＞FeCl2，還原性Fe＞Cu，多種氧化劑、還原劑混合時，強氧化劑先與強還原劑反應(yīng)。

（1）若鐵有剩余，則發(fā)生兩個反應(yīng)Fe+2FeCl3=3FeCl2，F(xiàn)e+CuCl2=Cu+FeCl2，且Fe3+、Cu2+反應(yīng)完全，Cu還沒有參加反應(yīng)。故溶液中不可能有的離子為：Fe3+、Cu2+；Cu一定存在；

故答案為：Fe3+、Cu2+；一定；

（2）若CuCl2有剩余，由于Fe單質(zhì)能與CuCl2反應(yīng)，CuCl2有剩余則說明鐵少量，容器中可能還含有Fe3+。此時反應(yīng)程度分兩種情況，第一種：FeCl3未反應(yīng)完全，CuCl2還未反應(yīng)，此時不存在Cu單質(zhì)；第二種：FeCl3反應(yīng)完全，CuCl2部分反應(yīng)，此時存在Cu單質(zhì)。所以，若CuCl2有剩余，溶液中可能存在Fe3+，銅單質(zhì)可能存在。

故答案為：Fe3+；可能；

（3）若FeCl3和CuCl2都有剩余，則Fe、Cu都已反應(yīng)完全，發(fā)生反應(yīng)Fe+2FeCl3=3FeCl2，Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，所以容器中一定不含的單質(zhì)為Fe、Cu；一定存在Fe2+。

故答案為：Fe、Cu；一定；

（4）氧化性：Fe3+＞Cu2+，加入Fe單質(zhì)，Fe先Fe3+反應(yīng)：2Fe3++Fe=3Fe2+；再與Cu2+反應(yīng)：Cu2++Fe=Fe2++Cu。反應(yīng)后，得到200mL 0.5mol/LFeSO4溶液，n(Fe2+)=0.5mol/L×0.2L=0.1mol。m(Fe2+)=5.6g＜6g，說明加入的6g鐵粉沒有反應(yīng)完，而Fe3+和Cu2+反應(yīng)完全。

設(shè)原混合溶液中含Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量為x mol，CuSO4的物質(zhì)的量為ymol。

Fe ＋ Fe2(SO4)3= 3FeSO4

x mol x mol 3x mol

Fe ＋ CuSO4 = FeSO4＋ Cu

y mol y mol y mol y mol

所以，反應(yīng)后溶液中n(FeSO4)= 0.5mol/L×0.2L=0.1mol =3x+y；

固體沉淀的質(zhì)量等于加入的6g鐵，減去消耗的鐵的質(zhì)量，加上生成的銅的質(zhì)量。

m(固體)=6－(x+y)×56+64y=5.2 g

解得x=0.02，即原混合溶液中含Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量為0.02 mol.

所以Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量濃度為=0.1mol/L。

故答案為：0.1mol/L.