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（2分）（2）1.375 mol·L-1（2分）。

【解析】

試題分析：（1）鐵的還原性強于銅，所以Fe3+先和鐵發(fā)生反應：Fe+2Fe3+=3Fe2+，反應后Fe3+有剩余，再與銅發(fā)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，40mL 1molL﹣1FeCl3溶液能溶解金屬質量1.80g﹣0.64g=1.16g，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=0.04L×1mol/L=0.04mol，假設只發(fā)生Fe+2Fe3+=3Fe2+，參加反應Fe的物質的量為0.02mol，則溶解的Fe的質量為0.02mol×56g/mol=1.12g＜1.16g，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xmol，銅是ymol，則56x+64y＝1.8－0.64＝1.16、2x+2y＝0.04，解得x＝0.015，y＝0.005，即1.80g樣品中鐵是0.015mol，質量是0.84g，則銅是1.8g－0.84g＝0.96g，物質的量是0.015mol，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0.015mol×3+0.005mol×2＝0.055mol，所以c(Fe2＋)=0.055mol÷0.04L＝1.375mol/L。