Question

（12分）將一塊銅板浸泡在一定濃度的FeCl₃溶液中一段時間后取出，得到一混合溶液，某�；瘜W興趣小組的同學為分析該混合溶液的組成，進行了如下實驗：
①取50．0mL混合溶液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，得白色沉淀，過濾、干燥、稱量，沉淀質量為86．1 g；
②另取50．0mL混合溶液，向其中加入1．40 g鐵粉，結果鐵粉全部溶解但未見固體析出；
③再取50．0mL混合溶液，向其中加入20．0 mL稀硝酸，得到一種無色氣體，其體積換算成標準狀況時為0．448 L ；
請根據以上實驗中得到的數據分析計算：
（1）原FeCl₃溶液物質的量濃度（反應過程中過程中溶液體積的變化忽略不計）；
（2）所得混合溶液中c（Cu²⁺）的取值范圍；
（3）若要進一步求得混合溶液中c（Cu²⁺）的具體數值，在只單獨使用AgNO₃溶液、鐵粉或稀硝酸的前題下，還可測出哪些數據，必須進行哪些實驗？

Answer 1

（1）解：由I得50．0mL混合溶液中c（Cl^－）＝  
所以原FeCl₃溶液中c（FeCl₃）＝  （3分）
（2） 解：Ⅱ中加入1．4gFe無固體剩余，即發生的反應為：Fe＋2Fe^3＋＝3Fe^2＋
所以50．0mL混合溶液中至少含有Fe^3＋：  
Ⅲ中加入20．0mL稀硝酸后產生的氣體為NO，反生的反應為
3Fe^2＋＋4H^＋＋NO₃^－＝3Fe^3＋＋NO↑＋2H₂O
即50．0mL混合溶液中至少含有Fe^2＋：  （2分）
50．0mL混合溶液中根據鐵元素守恒有：
n （Fe^2＋） ＋ n （Fe^3＋） ＝ 4．0 mol/L×0．05L＝ 0．20 mol         
根據電荷守恒有：3n （Fe^3＋）＋2n （Fe^2＋）＋2n （Cu^2＋）＝n （Cl^－）＝
當n （Fe^3＋） 有最小值時，n （Fe^2＋）、n （Cu^2＋）有最大值，且由上述兩等式可求得
n （Cu^2＋）的最大值為0．075 mol                            （2分）
當n （Fe^2＋）有最小值時，n （Fe^3＋） 有最大值，n （Cu^2＋）有最小值，同樣可求得
n （Cu^2＋）的最小值為0．03 mol                             （2分）
所以，50．0mL混合溶液中n （Cu^2＋）的取值范圍為：［0．600 mol/L，1．50 mol/L］
（3）解：還可測出50．0mL混合溶液中n （Fe^2＋）的值，應進行的實驗是向50．0mL混合溶液中加入足量的稀硝酸，測出生成的氣體體積（標準狀況）。（3分）

解析