Question

【題目】今有一包鐵粉和銅粉混合粉末，為確定其組成，現(xiàn)提供4mol/L的FeCl3溶液（其他用品略），某合作學(xué)習(xí)小組同學(xué)的實驗結(jié)果如下（假定反應(yīng)前后溶液體積不變）（ ）

A. 第①組充分反應(yīng)后溶液中c（Fe3+）=2.0 mol/L

B. 第②組剩余固體是銅鐵混合物

C. 第④組反應(yīng)后的濾液中c（Fe2+）=5 mol/L

D. 原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=2：3

Answer 1

【答案】A

【解析】由②組數(shù)據(jù)得出，FeCl3溶液全部參與反應(yīng)，設(shè)只發(fā)生第一個反應(yīng)，則溶解的Fe為11.2g，13.2-1.28=11.92＞11.2，同時也有一部分Cu溶解，剩余的固體全部為Cu；利用②的數(shù)據(jù)，設(shè)Cu、Fe合金中金屬物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，100mL中Fe3＋的物質(zhì)的量為0.1L×4mol·L－1=0.4mol，

Fe+2Fe3＋=3Fe2＋

x 0.2x

Cu + 2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋

0.2-0.1x 0.4-0.2x

依據(jù)銅元素守恒可得：（0.2-0.1x）+1.28g/64=y，根據(jù)質(zhì)量守恒可得：56x+64y=13.2，聯(lián)立解得：x=y=0.11，即銅與鐵物質(zhì)的量比是1：1，驗證：利用③的數(shù)據(jù)，正好是24-11.2=12.8，只發(fā)生了Fe+2Fe3＋═3Fe2＋，剩余的12.8全部為Cu，所以n（Fe）：n（Cu）=（11.2g/56g·mol－1）：（1.28g/64g·mol－1）=1：1，符合鐵和銅的物質(zhì)的量之比的判斷；①組，6g固體中含有Cu、Fe的物質(zhì)的量各為0.05mol

Fe+2Fe3＋=3Fe2＋

0.05 0.1 0.15

Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋

0.05 0.1 0.05 0.1

c（Fe3＋）=(0.4mol-0.2mol)/0.1L=2.0mol·L－1，

④組中鐵和銅物質(zhì)的量按照1：1混合，可以計算得到鐵和銅的物質(zhì)的量都為：36g/(56+64)g·mol－1=0.3mol，36g金屬中鐵的質(zhì)量為：0.3mol×56g·mol－1=16.8g，銅的質(zhì)量為19.2g；依據(jù)反應(yīng)Fe+2Fe3＋=3Fe2＋，有三價鐵離子物質(zhì)的量計算判斷，反應(yīng)金屬為11.2g鐵，所以剩余固體為鐵和銅，三價鐵全部反應(yīng)，根據(jù)鐵元素守恒可知，0.4molFe3＋全部反應(yīng)生成Fe2＋，溶解的鐵為11.2g，物質(zhì)的量為：11.2g/56g·mol－1=0.2mol，所以反應(yīng)后溶液中Fe2＋的濃度為：c（Fe2＋）=(0.2mol+0.4mol)/0.1L=6mol·L－1，

A、第①組溶液中c（Fe3＋）=2.0mol·L－1，故A正確；B、第②、③組剩余固體全是銅，故B錯誤；C、第④組反應(yīng)后的濾液中c（Fe2＋）=6mol·L－1，故C錯誤；D、原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：1，故D錯誤；故選A。