Question

現有FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液1L，將0.70mol的鐵粉慢慢加入混合液中并充分攪拌，溶液中的三種金屬陽離子的物質的量隨鐵粉加入量的變化曲線如圖所示，D點坐標是（0.4，0），H點坐標是（0.7，0.2）．
請回答下列問題：
（1）原混合溶液中，c（Fe²⁺）=

 

mol?L^-1，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．
（2）當所有的鐵粉溶解后，忽略溶液體積變化，則所得的溶液中c（Fe²⁺）=

 

mol?L^-1，c（Cu²⁺）=

 

mol?L^-1，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1．
（3）曲線BGH表示的是

 

（填“Fe²⁺”或“Cu²⁺”或“Fe³⁺”）的物質的量變化．
（4）反應完畢，所得溶液的質量比原混合溶液

 

（填“大”或“小”）．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：

分析：（1）根據離子氧化性強弱判斷離子與鐵粉反應的先后順序，然后結合反應的離子方程式判斷圖象中各曲線表示的離子，然后根據D、H的坐標計算出原溶液中亞鐵離子、鐵離子的物質的量，再根據c=

n

V

計算出亞鐵離子、鐵離子的物質的量濃度；
（2）根據0.7mol鐵粉完全溶解后離子濃度變化及各坐標數據計算出所得溶液中亞鐵離子、銅離子、鐵離子的物質的量，再根據c=

n

V

分別計算出濃度；
（3）根據（1）的分析可知該曲線表示的是銅離子濃度的變化；
（4）溶液增加的質量為0.1mol鐵粉的質量，溶液減少的質量為置換出的銅的質量，根據二者質量判斷溶液質量變化．

解答： 解：（1）溶液中陽離子的氧化性強弱順序為：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，當加入鐵粉后，Fe³⁺優先反應：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，所以物質的量增大的曲線BEF為表示的是Fe²⁺，物質的量減小的曲線AD表示的是Fe³⁺，物質的量不變為曲線BC表示的是Cu²⁺，
坐標D為（0.4，0），則鐵離子完全反應消耗鐵粉0.4mol，根據反應2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺可知，反應消耗鐵離子的物質的量為：n（Fe³⁺）=2n（Fe）=0.4mol×2=0.8mol，原溶液中鐵離子的濃度為：c（Fe³⁺）=

0.8mol

1L

=0.8mol/L；
H點坐標是（0.7，0.2），CH表示銅離子的減少物質的量，根據反應Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺可知，消耗鐵粉的物質的量為：0.7mol-0.4mol=0.3mol，反應中消耗的銅離子的物質的量為：n（Cu²⁺）=n（Fe）=0.3mol，則B點Cu²⁺的物質的量為：0.2mol+0.3mol=0.5mol，則原溶液中n（Fe²⁺）=n（Cu²⁺）=0.5mol，原溶液中亞鐵離子的物質的量濃度為：c（Fe²⁺）=

0.5mol

1L

=0.5mol/L，
故答案為：0.5；0.8；
（2）根據反應2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺、Cu²⁺+Fe═Cu+Fe²⁺可知，0.7mol鐵粉完全溶解后，溶液中亞鐵離子增加的物質的量=參加反應的鐵粉物質的量=0.7mol，則當所有的鐵粉溶解后，溶液中亞鐵離子的物質的量為：0.5mol+0.7mol=1.2mol，其濃度為：c（Fe²⁺）=

1.2mol

1L

=1.2mol/L；
根據坐標H（0.7，0.2）可知，當鐵粉完全溶解時，溶液中銅離子物質的量為0.2mol，則此時銅離子濃度為：c（Cu²⁺）=

0.2mol

1L

=0.2mol/L；鐵粉完全溶解時，銅離子已經完全反應，則溶液中鐵離子濃度為0，
故答案為：1.2；0.2；0；
（3）根據（1）的分析可知，曲線BCH表示的是Cu²⁺的物質的量變化，
故答案為：Cu²⁺；
（4）反應消耗的0.7mol鐵粉的質量為：56g/mol×0.7mol=39.2g；反應置換出銅的物質的量為：0.3mol，銅的質量為：64g/mol×0.3mo=19.2g，
溶液增加的質量39.2g＞溶液減小的質量19.2，
故反應后溶液比反應前溶液質量大，
故答案為：大．

點評：本題考查了有關混合物反應的計算，題目難度中等，正確分析圖象各曲線表示的金屬離子名稱及發生反應的原理為解答本題的關鍵，試題側重考查了學生的分析、理解能力．