今有一包鐵粉和銅粉混合粉末,爲確定其組成,現提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作學習小組同...
問題詳情:
今有一包鐵粉和銅粉混合粉末,爲確定其組成,現提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作學習小組同學的實驗結果如下(假定反應前後溶液體積不變)
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 |
反應後剩餘固體質量/g | 0 | 1.28 | 12.8 | 24.8 |
A. 第①組溶液中c(Fe3+)=3.0mol/L B. 第②組剩餘固體是銅鐵混合物
C. 第④組反應後的濾液中c(Fe2+)=6mol/L D. 原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=3:2
【回答】
【*】C
【解析】根據氧化還原反應的規律,鐵離子與Fe、Cu都能反應,按照還原*強弱,鐵的還原*強於銅,所以三價鐵先和鐵反應再與銅反應,Fe+2Fe3+=3Fe2+,Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+;能剩餘的固體可以是銅,可以是鐵和銅,從②組數據中可以得出,FeCl3溶液全部參與反應,假設只發生第一個反應,則溶解的Fe的質量爲11.2g,13.2g-1.28g=11.92g>11.2g,所以同時也有一部分Cu溶解,剩餘的固體全部爲Cu;利用②的數據,設Cu、Fe合金中金屬的物質的量分別爲xmol、ymol,則根據方程式可知
Fe+2Fe3+=3Fe2+
x 0.2x
Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
0.2-0.1x 0.4-0.2x
依據銅元素守恆可得:(0.2-0.1x)+1.28/64=y,根據質量守恆可得:56x+64y=13.2,聯立解得:x=y=0.11,即銅與鐵物質的量比是1:1。驗*:利用③的數據,正好是24g-11.2g=12.8g,所以只發生了Fe+2Fe3+=3Fe2+,剩餘的12.8全部爲Cu,所以n(Fe):n(Cu)=(11.2g÷56g/mol):(1.28g÷64g/mol)=1:1,符合鐵和銅的物質的量之比的判斷;①組,6g固體中含有Cu、Fe的物質的量各爲0.05mol
Fe+2Fe3+=3Fe2+
0.05 0.1 0.15
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.05 0.1 0.05 0.1
c(Fe3+)=(0.4mol−0.2mol)÷0.1L=2.0mol/L;④組中鐵和銅物質的量按照1:1混合,可以計算得到鐵和銅的物質的量都爲:36g÷(56+64)g/mol=0.3mol,36g金屬中鐵的質量爲:0.3mol×56g/mol=16.8g,銅的質量爲19.2g;依據反應Fe+2Fe3+=3Fe2+,由三價鐵離子物質的量計算判斷,反應的金屬爲11.2g鐵,所以剩餘固體爲鐵和銅,三價鐵全部反應,根據鐵元素守恆可知,0.4molFe3+全部反應生成Fe2+,溶解的鐵爲11.2g,物質的量爲:11.2g÷56g/mol=0.2mol,所以反應後溶液中Fe2+的濃度爲:c(Fe2+)=(0.2mol+0.4mol)÷0.1L=6mol/L,則A、第①組溶液中c(Fe3+)=2.0mol/L,A錯誤;B、第②、③組剩餘固體全是銅,B錯誤;C、第④組反應後的濾液中c(Fe2+)=6mol/L,C正確;D、原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=1:1,D錯誤;*選C。
點睛:本題考查了鐵及其化合物的*質應用,主要是實驗數據的分析判斷和計算,題目難度較大,關鍵是通過②判斷剩餘固體爲銅,通過計算得到鐵和銅的物質的量之比,③④剩餘固體便順利判斷成分,進而依據化學方程式或元素守恆計算,題目綜合*較大,數據處理較複雜。
知識點:金屬元素的單質及其化合物
題型:選擇題
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