Question

將Cu與Fe₂O₃的混合粉末a g與1.00 mol·L^-1的硫酸進(jìn)行反應(yīng)。

（1）若固體恰好完全溶解，消耗硫酸的體積為0.300 L。且所得溶液中無(wú)Fe³⁺，則a=________，混合粉末中銅的質(zhì)量為_(kāi)_______。

（2）若將固體完全溶解于1.00 L上述硫酸中，測(cè)得c(Fe³⁺)=0.100 mol·L^-1（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變），則混合粉末中銅的質(zhì)量的最大值為_(kāi)_______g。

（3）若固體恰好完全溶解，消耗硫酸的體積為0.300 L，且所得溶液中既有Fe²⁺,也有Fe²⁺,則a的取值范圍是________________。

Answer 1

（1）22.4 g  6.4 g  (2)18.13  (3)16＜a＜22.4

解析：(1)固體恰好完全溶解，且溶液中無(wú)Fe³⁺,則有關(guān)系式：

n(Cu)=n(Fe₂O₃)①

n(Cu)+2n(Fe₂O₃)=0.3 mol②

n(Cu)=n(Fe₂O₃)=0.1 mol

∴a=0.1×64+0.1×160=22.4 g

(2)固體完全溶解，此時(shí)Cu全部轉(zhuǎn)化為Cu²⁺,由于溶液中還存在0.1 mol Fe³⁺,則溶液n(Cu²⁺)=n(Fe²⁺)，當(dāng)溶液中無(wú)H⁺時(shí)，銅的質(zhì)量最大，此時(shí)根據(jù)電荷守恒有：2n(Cu²⁺)+2n(Fe²⁺)+0.3 mol=2 mol

解得：m(Cu)=×64 g·mol^-1=18.13 g

(3)若溶液中只有Fe³⁺,

則有Fe₂O₃  —  3H₂SO₄

      0.1 mol    0.3 mol

此時(shí)a=16 g

若溶液中只有Fe²⁺和Cu²⁺，則a=22.4 g。

∴16＜a＜22.4。