Question

【題目】有一包鐵粉和銅粉混合均勻的粉末樣品，為確定其組成，某同學將不同質量的該樣品分別與40 mL 1 mol·L－1的FeCl3溶液反應，實驗結果如下表所示(忽略反應前后溶液體積的微小變化)。

實驗序號	①	②	③	④
m(粉末樣品)/g	0.90	1.80	3.60	7.20
m(反應后剩余固體)/g	0	0.64	2.48	6.08

計算：

(1)樣品中鐵和銅的物質的量之比n(Fe)∶n(Cu)＝______________。

(2)實驗②的濾液中c(Fe2＋)＝__________________。

Answer 1

【答案】 1∶1 1.375 mol·L－1

【解析】(1)鐵的還原性強于銅，所以Fe3＋先和鐵發生反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，反應后Fe3＋有剩余，再與銅發生反應：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，所以剩余的固體是銅或鐵和銅，從第②組數據，可以得出FeCl3溶液全部參與反應，40 mL 1 mol·L－1FeCl3溶液能溶解金屬質量1.80 g－0.64 g＝1.16 g，大于第①組溶解的金屬質量，故第①組金屬完全反應、FeCl3有剩余；第②組實驗中FeCl3溶液全部參與反應，其物質的量＝0.04 L×1 mol·L－1＝0.04 mol，假設只發生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，參加反應Fe的物質的量為0.02 mol，則溶解的Fe的質量為0.02 mol×56 g·mol－1＝1.12 g＜1.16 g，所以同時也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu，氯化鐵不足；設參加反應的鐵是x mol，銅是y mol，則56x＋64y＝1.80－0.64＝1.16、2x＋2y＝0.04，解得x＝0.015，y＝0.005，即1.80 g樣品中鐵是0.015 mol，質量是0.84 g，則銅是1.80 g－0.84 g＝0.96 g，物質的量是0.015 mol，因此樣品中鐵和銅的物質的量之比n(Fe)∶n(Cu)＝1∶1。(2)根據(1)中分析可知實驗②的濾液中亞鐵離子的物質的量是0.015 mol×3＋0.005 mol×2＝0.055 mol，所以c(Fe2＋)＝0.055 mol÷0.04 L＝1.375 mol·L－1。