Question

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），某課外活動小組同學的實驗結果如下（假定反應前后溶液體積不變）．

組別	①	②	③	④
混合粉末質(zhì)量/g	40	40	40	40
V[FeCl3（aq）]/mL	150	300	330	350
反應后剩余固體質(zhì)量/g	23.2	6.4	2.56	x

（1）試判斷第②組剩余固體的成分為

 

．
（2）試判斷第④組剩余固體質(zhì)量x為

 

．
（3）原混合粉末中Fe、Cu的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應完全后Fe³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應：Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，
第②組實驗中，有固體剩余，故FeCl₃溶液全部參與反應，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可以溶解Fe的質(zhì)量為0.3L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=33.6g，300mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量40g-6.4g=33.6g，
第③組實驗，可以看作再第②組實驗的基礎上再加入30mL FeCl₃溶液，實際溶解金屬質(zhì)量=6.4g-2.56g=3.84g，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，30mL溶液可以溶解Fe的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=3.36g，若只發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，30mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=3.84g，可推斷第②組實驗中Fe恰好反應完全，剩余固體為Cu；
（2）第④組實驗，可以看作再第②組實驗的基礎上再加入50mL FeCl₃溶液，發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，根據(jù)方程式計算50mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量，進而計算x的值；
（3）根據(jù)（1）中分析可知Cu為6.4g，進而計算Fe的質(zhì)量，再根據(jù)n=

m

M

計算Fe、Cu的物質(zhì)的量，進而計算二者物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應完全后Fe³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應：Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，
第②組實驗中，有固體剩余，故FeCl₃溶液全部參與反應，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可以溶解Fe的質(zhì)量為0.3L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=33.6g，300mL FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量40g-6.4g=33.6g，
第③組實驗，可以看作再第②組實驗的基礎上再加入30mL FeCl₃溶液，實際溶解金屬質(zhì)量=6.4g-2.56g=3.84g，若只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，30mL溶液可以溶解Fe的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×56g/mol=3.36g，若只發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，30mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量為0.03L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=3.84g，可推斷第②組實驗中Fe恰好反應完全，剩余固體為Cu，
故答案為：Cu；
（2）第④組實驗，可以看作再第②組實驗的基礎上再加入50mL FeCl₃溶液，發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，50mL溶液可以溶解Cu的質(zhì)量=0.05L×4mol/L×

1

2

×64g/mol=6.4g，故x=6.4g-6.4g=0，
故答案為：0；
（3）根據(jù)（1）中分析可知Cu為6.4g，F(xiàn)e的質(zhì)量=40g-6.4g=33.6g，故n（Fe）=

33.6g

56g/mol

=0.6mol，n（Cu）=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，原混合粉末中Fe、Cu的物質(zhì)的量之比=0.6mol：0.1mol=6：1，
故答案為：6：1．

點評：本題考查了混合物的有關計算，關鍵是通過②判斷Fe恰好反應，剩余固體為銅，側重學生對實驗數(shù)據(jù)的分析處理考查，難度較大．