Question

3．0.6mol/L Fe₂（SO₄）₃和1.2mol/L CuSO₄的混合溶液200mL，加入一定量的鐵粉充分反應后，測得溶液中Fe²⁺與Cu²⁺物質的量濃度之比為3：1，則加入的鐵粉的物質的量為（　�。�

• A． 0.16mol
• B． 0.21mol
• C． 0.30mol
• D． 0.48mol

Answer 1

分析 溶液中鐵離子和銅離子的物質的量分別都是0.24mol．由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，所以首先發(fā)生反應2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，若鐵離子完全反應，Cu²⁺不反應，則生成亞鐵離子是0.36mol，此時溶液中Fe²⁺與Cu²⁺物質的量之比為3：2，實際溶液中Fe²⁺與Cu²⁺物質的量之比為3：1，說明鐵單質也和銅離子反應Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，溶液中溶質為硫酸亞鐵與硫酸銅，根據(jù)電荷守恒n（Fe²⁺）+n（Cu²⁺）=n（SO₄^2-），根據(jù)n=cV計算n（SO₄^2-），據(jù)此計算反應后溶液中n（Fe²⁺），根據(jù)鐵元素守恒n（Fe）=n（Fe²⁺）-n（Fe³⁺），據(jù)此進行計算．

解答 解：溶液中鐵離子物質的量為：0.2L×0.6mol/L×2=0.24mol，銅離子的物質的量是：0.2L×1.2mol/L=0.24mol，
由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺+，所以首先發(fā)生反應2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，若鐵離子完全反應，Cu²⁺不反應，由方程式可知，則生成亞鐵離子是0.24mol×$\frac{3}{2}$=0.36mol，此時溶液中Fe²⁺與Cu²⁺物質的量之比為0.36mol：0.24mol=3：2，實際溶液中Fe²⁺與Cu²⁺物質的量之比為3：1，說明鐵單質也和銅離子反應Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，此時溶液中溶質為硫酸亞鐵與硫酸銅，
根據(jù)電荷守恒可得：n（Fe²⁺）+n（Cu²⁺）=n（SO₄^2-），溶液中含有硫酸根離子的物質的量為：n（SO₄^2-）=0.2L×0.6mol/L×3+0.2L×1.2mol/L=0.6mol，F(xiàn)e²⁺與Cu²⁺物質的量之比為3：1，則：n（Fe²⁺）+$\frac{1}{3}$n（Fe²⁺）=n（SO₄^2-）=0.6mol，解得：n（Fe²⁺）=0.45mol，
根據(jù)鐵元素守恒，加入鐵粉的物質的量為：n（Fe）=n（Fe²⁺）-n（Fe³⁺）=0.45mol-0.24ml=0.21mol，
故選B．

點評 本題考查混合物的有關計算，題目難度中等，判斷鐵與銅離子部分反應是關鍵，注意根據(jù)元素守恒與電荷守恒進行計算，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．