Question

16．現有濃度各為2mol/L的FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂混合溶液100mL，加入一定量的鐵粉，按下列情況填空．
（1）充分反應后，無固體存在，則溶液中一定含有的金屬陽離子是Cu²⁺和Fe²⁺．
（2）反應完畢后，鐵粉有剩余，過濾所得的固體物質為Cu和Fe，溶液中一定含有的金屬離子的物質的量為0.7mol．
（3）反應完畢，有固體剩余，則反應后的溶液中一定有的金屬陽離子為Fe²⁺，其物質的量取值范圍是0.5 mol＜n（Fe²⁺）≤0.7 mol．

Answer 1

分析 （1）根據離子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，鐵首先與鐵離子反應生成亞鐵離子，且無固體存在，說明溶液的銅離子沒參加反應，所以溶液中一定存在Cu²⁺和Fe²⁺；
（2）鐵粉有剩余，根據離子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，反應的反應方程式為：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，溶液中一定存在亞鐵離子，再根據方程式進行相關計算；
（3）當有銅生成，鐵粉無剩余，溶液中一定沒有Fe³⁺，Cu²⁺恰好全部參加反應或部分反應生成Fe²⁺和Cu，所以溶液中一定沒有Fe³⁺，可能含有Cu²⁺，一定含有Fe²⁺；如果只有Fe²⁺，則其物質的量為：0.7mol，如果還有Cu²⁺，且最多為0.2mol時，只發生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，則Fe²⁺物質的量為0.5mol，由于兩個反應都發生，所以Cu²⁺小于0.2mol，因此Fe²⁺物質的量大于0.5mol，故Fe²⁺物質的量為：0.5mol＜n（Fe²⁺）≤0.7mol．

解答 解：（2）根據離子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，鐵首先與鐵離子反應生成亞鐵離子，且無固體存在，說明溶液的銅離子沒參加反應，所以溶液中一定存在Cu²⁺和Fe²⁺，故答案為：Cu²⁺和Fe²⁺；
（2）由于鐵粉有剩余，且氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，所以溶液中Cu²⁺和Fe³⁺完全與鐵粉反應，所以過濾所得的固體物質為Cu和Fe；發生反應的方程式為：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，反應后溶液中只存在Fe²⁺，沒有Fe³⁺、Cu²⁺，根據氯離子守恒：n（Cl^-）=（2mol/L×3+2mol/L×2+2mol/L×2）×0.1L=1.4mol，所以n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=0.7mol，故答案為：Cu和Fe；0.7；
（3）當有銅生成，鐵粉無剩余，溶液中一定沒有Fe³⁺，Cu²⁺恰好全部參加反應或部分反應生成Fe²⁺和Cu，所以溶液中一定沒有Fe³⁺，可能含有Cu²⁺，一定含有Fe²⁺；如果只有Fe²⁺，則其物質的量為：0.7mol，如果還有Cu²⁺，且最多為0.2mol時，只發生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，則Fe²⁺物質的量為0.5mol，由于兩個反應都發生，所以Cu²⁺小于0.2mol，因此Fe²⁺物質的量大于0.5mol，故Fe²⁺物質的量為：0.5mol＜n（Fe²⁺）≤0.7mol，故答案為：Fe²⁺；0.5 mol＜n（Fe²⁺）≤0.7 mol．

點評 本題考查了Fe與Fe³⁺、Cu²⁺的反應，能正確判斷固體的成分是解本題的關鍵，根據固體的成分了解反應的先后順序，從而確定溶液的成分．