Question

在500mL CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃的混合液中加入21.7g鐵粉，待反應完全后，得到16.8g殘留固體．在濾液中加入400mL 4mol?L^-1的BaCl₂溶液，恰好使溶液中的SO

2- 4

完全沉淀．求原混合液中CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃的物質的量濃度．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：原溶液中n（SO₄^2-）=n（BaCl₂）=0.4L×4mol/L=1.6mol，
假設原溶液中只有CuSO₄，由Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺可知，則參加反應的n（Fe）=n（CuSO₄）=1.6mol，反應的鐵粉質量為：1.6mol×56g/mol=89.6g，
假設原溶液中只有Fe₂（SO₄）₃，由Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄可知，則參加反應的n（Fe）=1.6mol×

1

3

，反應的鐵粉質量為：1.6mol×

1

3

×56g/mol=22.9g，
所以21.7g鐵粉會完全反應，沒有剩余，最后得到16.8g殘留固體為銅，
因氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，則加入鐵粉，先發生Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，Fe³⁺反應完畢后發生Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，根據方程式計算生成16.8gCu消耗Fe的質量，進而計算與Fe₂（SO₄）₃反應消耗Fe的質量，根據方程式計算n[Fe₂（SO₄）₃]，再根據硫酸根守恒計算n（CuSO₄），根據c=

n

V

計算它們的濃度．

解答： 解：原溶液中n（SO₄^2-）=n（BaCl₂）=0.4L×4mol/L=1.6mol，
假設原溶液中只有CuSO₄，由Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺可知，則參加反應的n（Fe）=n（CuSO₄）=1.6mol，反應的鐵粉質量為：1.6mol×56g/mol=89.6g，
假設原溶液中只有Fe₂（SO₄）₃，由Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄可知，則參加反應的n（Fe）=1.6mol×

1

3

，反應的鐵粉質量為：1.6mol×

1

3

×56g/mol=22.9g，
所以21.7g鐵粉會完全反應，沒有剩余，最后得到16.8g殘留固體為銅，
     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
    56             64
 m（Fe）          16.8g
m（Fe）=

16.8g×56

64

=14.7g
與Fe₂（SO₄）₃反應的鐵粉質量為21.7g-14.7g=7g，
 Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄
56g    1mol
7g     n[Fe₂（SO₄）₃]
所以 n[Fe₂（SO₄）₃]=

7g×1mol

56g

=0.125mol，
故c故原溶液中c[Fe₂（SO₄）₃]=

0.125mol

0.5L

=0.25mol/L，
根據硫酸根守恒，則n（CuSO₄）=1.6mol-0.125mol×3=1.225mol，則c（CuSO₄）=

1.225mol

0.5L

=2.45mol/L，
答：原混合液中CuSO₄為2.45mol/L，Fe₂（SO₄）₃為0.25mol/L．

點評：本題考查混合物計算，難度中等，判斷殘留固體的成分是關鍵，注意硫酸銅不一定完全反應．