Question

將Cu與Fe₂O₃的混合粉末a g與1 mol·L^-1硫酸進行反應。

（1）若固體恰好完全溶解，消耗硫酸的體積為0.3 L，且所得溶液中無Fe³⁺，則a=__________，混合粉末中銅的質量為___________。

（2）若將固體完全溶解于1.00 L上述硫酸中，測得c（Fe³⁺）=0.1 mol·L^-1（假設反應前后溶液的體積不變），則混合粉末中銅的質量的最大值為_________g。

（3）若固體恰好完全溶解，消耗硫酸的體積為0.3 L，且所得溶液中既有Fe³⁺，也有Fe²⁺，則a的取值范圍是_________。

Answer 1

（1）22.4  6.4 g  （2）18.1

（3）16＜a＜22.4

解析：(1)用終態法分析，反應的產物中有一種為水，H₂SO₄為0.3 mol，則氧化鐵中的氧原子為0.3 mol，從而得出Fe₂O₃為0.1 mol，Cu為0.1 mol。由此得出m（Cu）=6.4 g，a=22.4 g。

(2)當硫酸完全反應時，溶解的氧化鐵最多，此時氧化鐵的物質的量為1/3 mol，對應的Fe³⁺為2/3 mol，現在溶液中c（Fe³⁺）=0.1 mol·L^-1，則與Fe³⁺反應的Cu為（1/3-0.05）mol，其質量為18.1 g。(3)此題要求a的取值范圍，也就是求其最大值和最小值。氧化鐵的量是一個定值，當銅將鐵離子完全還原時，固體的質量最大；當沒有銅時，固體的質量最小。從而得出a的質量范圍為16＜a＜22.4。