Question

某工廠用FeCl₃溶液腐蝕鍍有銅的絕緣板生產印刷電路．某實驗小組的同學對該廠生產印刷電路后所得的廢液進行了分析：取50mL廢液，向其中加入足量的稀硝酸，生成0.02mol NO；另取50mL廢液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，析出沉淀43.05g．
請回答下列問題：
（1）該廠原來使用的FeCl₃溶液中溶質的物質的量濃度為（反應前后溶液的體積變化忽略不計）．
（2）原廢液中各金屬陽離子的物質的量濃度之比為．
（3）另取50mL廢液，加入一定量鐵屑，充分反應后有銅析出，則所得溶液中Fe²⁺的物質的量范圍為．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,硝酸的化學性質,鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉變

專題：計算題

分析：（1）廢液加入足量的AgNO₃溶液，生成沉淀43.05g為AgCl質量，根據氯元素守恒計算溶液中n（FeCl₃），根據c=

n

V

計算原廢液中c（FeCl₃）；
（2）廢液中加入硝酸發生反應：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，根據NO計算廢液中n（Fe²⁺），再根據2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，計算溶液中n（Cu²⁺）、參加反應Fe³⁺物質的量，進而計算廢液中n（Fe³⁺），離子濃度之比等于物質的量之比；
（3）剛開始析出Cu時溶液中Fe²⁺的物質的量最小，Fe³⁺完全反應，發生反應：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，Cu恰好完全析出時，溶液中Fe²⁺的物質的量最大，發生反應Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，由（2）中數據結合方程式計算．

解答： 解：（1）廢液加入足量的AgNO₃溶液，生成沉淀43.05g為AgCl質量，其物質的量=

43.05g

143.5g/mol

=0.3mol，根據氯元素守恒，原溶液中n（FeCl₃）=

1

3

n（AgCl）=

1

3

×0.3mol=0.1mol，故原廢液中c（FeCl₃）=

0.1mol

0.05L

=2mol/L，
答：FeCl₃溶液中溶質的物質的量濃度為2mol/L．
（2）由3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知廢液中n（Fe²⁺）=3n（NO）=0.02mol×3=0.06mol，根據2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，可知溶液n（Cu²⁺）=

1

2

n（Fe²⁺）=

1

2

×0.06mol=0.03mol、參加反應Fe³⁺物質的量=n（Fe²⁺）=0.06mol，故廢液中n（Fe³⁺）=0.1mol-0.06mol=0.04mol，離子濃度之比等于物質的量之比，故c（Fe³⁺）：c（Fe²⁺）：c（Cu²⁺）=0.04mol：0.06mol：0.03mol=4：6：3，
答：廢液中各陽離子濃度之比為c（Fe³⁺）：c（Fe²⁺）：c（Cu²⁺）=4：6：3．
（3）剛開始析出Cu時溶液中Fe²⁺的物質的量最小，Fe³⁺完全反應，則：
   2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
0.04mol    0.06mol
故Fe²⁺的物質的量極小值為0.06mol+0.06mol=0.12mol，由于析出Cu，故Fe²⁺的物質的量最小大于0.12mol，
Cu恰好完全析出時，溶液中Fe²⁺的物質的量最大，則：
  Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu
0.03mol    0.03mol
故溶液中Fe²⁺的物質的量最大為0.12mol+0.03mol=0.15mol，
故溶液中0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol，
答：溶液中0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol．

點評：本題考查混合物計算、化學方程式計算，題目難度中等，明確發生的反應是關鍵，（3）中注意根據離子氧化性強弱確定極值點，有利于培養學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．