Question

有一包鐵粉和銅粉混合物均勻的粉末樣品，為了確定其組成，某同學將不同質量的該樣品分別與40mL1mol?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	一	二	三	四
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

下列實驗結論不正確的是（　�。�

• A、實驗一反應后溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺
• B、實驗二、三反應后剩余固體全部是Cu
• C、實驗四的濾液中c（Fe²⁺）=1.5mol?L^-1
• D、原粉末樣品中m（Fe）：m（Cu）=7：8

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 1mol?L^-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；
第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余2.48g為Cu，即3.60g混合物中Cu的質量為2.48g，則混合物中m（Fe）：m（Cu）=1.12g：2.48g=14：31；
故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質為FeCl₂；據此分別分析各選項選擇即可．

解答： 解：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 1mol?L^-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；
第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余2.48g為Cu，即3.60g混合物中Cu的質量為2.48g，則混合物中m（Fe）：m（Cu）=1.12g：2.48g=14：31；
故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質為FeCl₂；
A、依據分析可知，實驗一反應后溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，故A正確；
B、依據分析可知：實驗二、三反應后剩余固體全部是Cu，故B正確；
C、第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質為FeCl₂，則溶液中存在c（Fe²⁺）=

1

2

c（Cl^-）=

3

2

c（FeCl₃）=

3

2

×1mol/L=1.5 mol/L，故C正確；
D、第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，混合物中Fe恰好完全反應、Cu不反應，剩余2.48g為Cu，即3.60g混合物中Cu的質量為2.48g，則混合物中m（Fe）：m（Cu）=1.12g：2.48g=14：31，故D錯誤；
故選D．

點評：本題考查混合物的計算，明確物質反應先后順序及各組剩余固體成分是解本題關鍵，再結合轉移電子守恒、原子守恒進行解答，同時考查學生思維縝密性，題目難度中等．