Question

已知：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
現(xiàn)有一包鐵粉和銅粉混合粉末，為了確定其組成，現(xiàn)提供4mol/L的FeCl₃溶液（其他用品略），與混合粉末反應．某合作學習小組同學的實驗結 果如下（假定反應前后溶液體積不變）：

組別	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	100	100	100	100
混合粉末質量/g	6	13.2	24	36
反應后剩余固體質量/g	0	1.28	12.8	24.8

分析表中所給數(shù)據(jù)，回答：
（1）證明第①組反應后溶液中是否有Fe³⁺的方法是：

 

．
（2）在第④組中，反應后剩余的固體是

 

（填化學式），反應后溶液中的c（Fe²⁺）=

 

．
（3）原混合粉末中鐵和銅的物質的量之比為

 

．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應完全后Fe³⁺有剩余，再與銅反應Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，從第②組數(shù)據(jù)中可以得出FeCl₃溶液全部參與反應，100mL FeCl₃溶液能溶解金屬質量13.2g-1.28g=11.92g，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，其物質的量為=0.1L×4mol/L=0.4mol，假設只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反應金屬的物質的量為0.2mol，則溶解的Fe的質量為0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同時也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實驗中溶解金屬為24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余12.8g為Cu，合金中Fe與Cu的質量之比為11.2g：12.8g=56：64；故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，
（1）用KSCN溶液檢驗Fe³⁺，若溶液變紅，則證明A中有Fe³⁺；若溶液不變紅，則沒有Fe³⁺；
（2）根據(jù)參加反應的Fe計算溶液中n（Fe²⁺），再根據(jù)c=

n

V

計算；
（3）結合第③組實驗中混合物中金屬的質量，根據(jù)n=

m

M

計算解答．

解答： 解：鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵反應Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應完全后Fe³⁺有剩余，再與銅反應Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固體可以是銅，可以是鐵和銅，從第②組數(shù)據(jù)中可以得出FeCl₃溶液全部參與反應，100mL FeCl₃溶液能溶解金屬質量13.2g-1.28g=11.92g，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，其物質的量為=0.1L×4mol/L=0.4mol，假設只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反應金屬的物質的量為0.2mol，則溶解的Fe的質量為0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同時也有一部分Cu溶解，所以剩余的固體全部為Cu；
第③組實驗中溶解金屬為24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余12.8g為Cu，故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，
（1）取第①組反應后的溶液少許，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，則證明A中有Fe³⁺；若溶液不變紅，則沒有Fe³⁺，
故答案為：取第①組反應后的溶液少許，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，則證明A中有Fe³⁺；若溶液不變紅，則沒有Fe³⁺；
（2）由上述分析可知，第④組實驗剩余金屬為Fe和Cu，參加反應計算為11.2g，其物質的量為0.2mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可知溶液中n（Fe²⁺）=0.6mol，故c（Fe²⁺）=

0.6mol

0.1L

=6mol/L，
故答案為：6mol/L；
（3）根據(jù)第③組實驗中溶解金屬為24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余12.8g為Cu，故混合物中Fe與Cu的物質的量之比=

11.2g

56g/mol

：

12.8g

64g/mol

=1：1，
故答案為：1：1．

點評：本題考查了混合物的有關計算、鐵及其化合物的性質應用，關鍵是通過②判斷剩余固體為銅，題目綜合性較大，數(shù)據(jù)較復雜，側重學生對實驗數(shù)據(jù)的分析處理考查，難度較大．