Question

將22.4g銅和三氧化二鐵的混合粉末加入到溶液為1mol/L的硫酸中，使之發(fā)生反應(yīng)．
（1）若固體恰好全部溶解，消耗硫酸的體積為VL，則V的取值范圍為

 

．
（2）若硫酸溶液過量，反應(yīng)后的溶液體積為1L，測得此溶液中Fe²⁺濃度為0.1mol/L，則原混合物中含銅

 

g．

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：計算題

分析：（1）若固體恰好全部溶解，發(fā)生反應(yīng)Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂ （SO₄）₃+3H₂O、Cu+Fe₂ （SO₄）₃=2FeSO₄+CuSO₄，總反應(yīng)方程式為Cu+Fe₂O₃+3H₂SO₄=CuSO₄+2FeSO₄+3H₂O，
若Cu、Fe₂O₃按物質(zhì)的量1：1混合，消耗的硫酸最少，若混合物粉末全是Fe₂O₃，消耗的硫酸最多，結(jié)合方程式計算解答；
（2）硫酸溶液過量，若銅過量，過量的銅不與硫酸反應(yīng)，則只發(fā)生如下反應(yīng)：Cu+Fe₂O₃+3H₂SO₄=CuSO₄+2FeSO₄+3H₂O，根據(jù)溶液中n（Fe²⁺）計算n（Fe₂O₃），進而計算Cu的質(zhì)量；
若Fe₂O₃過量，過量的Fe₂O₃將與H₂SO₄反應(yīng)，根據(jù)溶液中n（Fe²⁺）計算Cu的質(zhì)量．

解答： 解：（1）若固體恰好全部溶解，銅粉和三氧化二鐵的混合物是按如下反應(yīng)進行：
Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂ （SO₄）₃+3H₂O、Cu+Fe₂ （SO₄）₃=2FeSO₄+CuSO₄
總反應(yīng)方程式為：Cu+Fe₂O₃+3H₂SO₄=CuSO₄+2FeSO₄+3H₂O
若Cu、Fe₂O₃按物質(zhì)的量1：1混合，消耗的硫酸最少，則n（Cu）=n（Fe₂O₃）=

22.4g

64g/mol+160g/mol

=0.1mol，由方程式可知，需要硫酸為0.1mol×3=0.3mol，硫酸體積為

0.3mol

1mol/L

=0.3L，
若混合物粉末全是Fe₂O₃，消耗的硫酸最多，則發(fā)生：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂ （SO₄）₃+3H₂O，n（Fe₂O₃）=

22.4g

160g/mol

=0.14mol，故消耗H₂SO₄為0.14 mol×3=0.42 mol，硫酸體積為

0.42mol

1mol/L

=0.42L，
但銅的質(zhì)量不可能為0，故有0.3L≤V＜0.42L，
故答案為：0.3L≤V＜0.42L；
（2）溶液中n（Fe²⁺）=1L×0.1mol/L=0.1mol，則
      Cu+Fe₂O₃+3H₂SO₄=CuSO₄+2FeSO₄+3H₂O
 0.05mol  0.05mol           0.1mol
若銅過量，過量的銅不與硫酸反應(yīng)，則m （Fe₂O₃）=0.05 mol×160 g/mol=8.0 g，故m （Cu）=22.4 g-8.0 g=14.4 g；
若Fe₂O₃過量，過量的Fe₂O₃將與H₂SO₄反應(yīng)，則m （Cu）=0.05mol×64 g/mol=3.2g，
故答案為：3.2或14.4．

點評：本題考查混合物的有關(guān)計算，屬于討論型題目，利用總方程式簡化分析與計算，注意（1）中利用極端法確定極值，（2）中不能確定鐵離子與Cu是否恰好反應(yīng)．