Question

已知2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺
Ⅰ向FeCl₃溶液中加入鐵粉和銅粉混合粉末，充分反應(yīng)后，分析溶液中的溶質(zhì)和可能殘留固體不溶物的成分．
請(qǐng)完成下列表格

序號(hào)	溶液中的鹽	固體不溶物的成分
①	FeCl2、CuCl2、FeCl3
②		無(wú)
③	FeCl2、CuCl2
④		Cu
⑤		Fe、Cu

Ⅱ今有一包鐵粉和銅粉混合粉末，為確定其組成，現(xiàn)提供0.65g/mL的FeCl₃溶液（其他用品略），某課外活動(dòng)小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下（假定反應(yīng)前后溶液體積不變）．

組別	①	②	③	④
混合粉末質(zhì)量/g	40	40	40	40
FeCl3溶液體積/mL	150	300	330	350
反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量/g	23.2	6.4	2.56	x

（1）試判斷第④組剩余固體質(zhì)量x為

 

．
（2）通過(guò)計(jì)算判斷第②組剩余固體的成分．
（3）求原混合粉末中Fe、Cu的物質(zhì)的質(zhì)量之比．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,金屬的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：科學(xué)探究,綜合計(jì)算（圖像型、表格型、情景型計(jì)算題）

分析：Ⅰ、根據(jù)在金屬活動(dòng)性順序中，鐵在銅的前面，鐵能與銅鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)，向裝有氯化鐵溶液的燒杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，則鐵優(yōu)先與氯化鐵發(fā)生反應(yīng)生成氯化亞鐵，然后銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化銅和氯化亞鐵進(jìn)行解答；
Ⅱ、鐵的還原性強(qiáng)于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)完全后Fe³⁺有剩余，再與銅反應(yīng)Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+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)，100mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量13.2g-1.28g=11.92g，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(shí)驗(yàn)中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，其物質(zhì)的量為=0.1L×4mol/L=0.4mol，假設(shè)只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反應(yīng)金屬的物質(zhì)的量為0.2mol，則溶解的Fe的質(zhì)量為0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同時(shí)也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實(shí)驗(yàn)中溶解金屬為24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余12.8g為Cu，合金中Fe與Cu的質(zhì)量之比為11.2g：12.8g=56：64；故第④組實(shí)驗(yàn)中，剩余固體為Fe、Cu，
（1）用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe³⁺，若溶液變紅，則證明A中有Fe³⁺；若溶液不變紅，則沒(méi)有Fe³⁺；
（2）根據(jù)參加反應(yīng)的Fe計(jì)算溶液中n（Fe²⁺），再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算；
（3）結(jié)合第③組實(shí)驗(yàn)中混合物中金屬的質(zhì)量，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算解答．

解答：：解：Ⅰ、在金屬活動(dòng)性順序中，鐵在銅的前面，鐵能與銅鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)，向裝有氯化鐵溶液的燒杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，則鐵優(yōu)先與氯化鐵發(fā)生反應(yīng)生成氯化亞鐵，然后銅與氯化鐵反應(yīng)生成氯化銅和氯化亞鐵，故濾液中一定含有氯化亞鐵，若氯化鐵與鐵是恰好完全反應(yīng)，則銅不參加反應(yīng)，濾液中不含有氯化銅，故氯化銅可能存在，充分反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)燒杯底部仍有少量固體，則固體中一定含有銅，若鐵量多，可能含有鐵，有銅存在，則濾液中一定不含有氯化鐵；
故答案為：

序號(hào)	溶液中的鹽	固體不溶物的成分
①		無(wú)
②	FeCl2、CuCl2
③		Cu
④	FeCl2
⑤	FeCl2

Ⅱ（1）.0   （2）．Cu   （3）.336﹕64．
實(shí)驗(yàn)①消耗金屬40-23.2=16.8g
實(shí)驗(yàn)②消耗金屬40-6.4=33.6g，恰好符合2倍的關(guān)系，
因此，實(shí)驗(yàn)①和②都是只消耗Fe
實(shí)驗(yàn)③若只消耗鐵，則應(yīng)消耗33.6×

330

300

=36.96g，則應(yīng)剩余固體3.04g，而實(shí)際是2.56g，因此，實(shí)驗(yàn)③開始消耗Cu．設(shè)實(shí)驗(yàn)③中Fe的質(zhì)量為x，Cu的質(zhì)量為y，則

x+y=37.44 325 56 x+ 326 64 y=330×0.65

 

x=33.6g y=3.84g

而實(shí)驗(yàn)②300mL消耗33.6g，證明實(shí)驗(yàn)②已經(jīng)將Fe完全消耗，因此混合物中Fe為33.6g，Cu為40g-33.6g=6.4g
所以原混合粉末中Fe、Cu的物質(zhì)的質(zhì)量之比=33.6：6.4=21：4；
實(shí)驗(yàn)③中消耗的Cu質(zhì)量為6.4g-2.56g=3.84g，對(duì)應(yīng)消耗的FeCl3為30mL，因此 實(shí)驗(yàn)④中增加的20mLFeCl3可消耗Cu的質(zhì)量為3.84g×

20mL

30mL

=2.56g，故此時(shí)混合物中的Cu也恰好完全被消耗，因此x=0．
故答案為：①0；②第②組剩余固體為鐵和銅；③21：4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了混合物的有關(guān)計(jì)算、鐵及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用，關(guān)鍵是通過(guò)②判斷剩余固體為銅，題目綜合性較大，數(shù)據(jù)較復(fù)雜，側(cè)重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理考查，難度較大．