Question

16．有一包鐵粉和銅粉混合均勻的粉末樣品，為確定其組成，某同學(xué)將不同質(zhì)量的該樣品分別與40mL 1mol/L的FeCl₃溶液反應(yīng)，實驗結(jié)果如表所示（忽略反應(yīng)前后溶液體積的微小變化）．

實驗序號	①	②	③	④
m（粉末樣品）/g	0.90	1.80	3.60	7.20
m（反應(yīng)后剩余固體）/g	0	0.64	2.48	6.08

下列實驗結(jié)論不正確的是（　　）

• A． 實驗①反應(yīng)后溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺
• B． 實驗②③反應(yīng)后剩余固體全部是Cu
• C． 實驗④的濾液中c（Fe²⁺）=1.5 mol/L
• D． 原粉末樣品中m（Fe）：m（Cu）=7：8

Answer 1

分析 鐵的還原性強于銅，所以Fe³⁺先和鐵發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)后Fe³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應(yīng)：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，所以剩余的固體是銅或鐵和銅，
從第②組數(shù)據(jù)，可以得出FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，40mL 1mol•L^-1FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量1.80g-0.64g=1.16g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應(yīng)、FeCl₃有剩余；
第②組實驗中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，其物質(zhì)的量為=0.04L×1mol/L=0.04mol，假設(shè)只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，參加反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量為0.02mol，則溶解的Fe的質(zhì)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；
利用②的數(shù)據(jù)，設(shè)Cu、Fe合金中金屬物質(zhì)的量分別為xmol、ymol．
Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
x     2x
   Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺
0.02-x    0.04-2x
依據(jù)銅元素守恒 （0.02-x）+$\frac{0.64}{64}$=y；質(zhì)量守恒 56x+64y=1.8．聯(lián)立解之得：x=y=0.015；
第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，F(xiàn)e³⁺恰好完全反應(yīng)，Cu不反應(yīng)，F(xiàn)e可能過量；
故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質(zhì)為FeCl₂；據(jù)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(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)后Fe³⁺有剩余，再與銅發(fā)生反應(yīng)：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，所以剩余的固體是銅或鐵和銅，
從第②組數(shù)據(jù)，可以得出FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，40mL 1mol•L^-1FeCl₃溶液能溶解金屬質(zhì)量1.80g-0.64g=1.16g，大于第①組溶解的金屬質(zhì)量，故第①組金屬完全反應(yīng)、FeCl₃有剩余；
第②組實驗中FeCl₃溶液全部參與反應(yīng)，其物質(zhì)的量為=0.04L×1mol/L=0.04mol，假設(shè)只發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，參加反應(yīng)Fe的物質(zhì)的量為0.02mol，則溶解的Fe的質(zhì)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；
利用②的數(shù)據(jù)，設(shè)Cu、Fe合金中金屬物質(zhì)的量分別為xmol、ymol．
Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
x     2x
     Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺
0.02-x   0.04-2x
依據(jù)銅元素守恒：（0.02-x）+$\frac{0.64}{64}$=y；質(zhì)量守恒 56x+64y=1.8．聯(lián)立解之得：x=y=0.015；
第③組實驗中溶解金屬為3.60g-2.48g=1.12g，混Fe³⁺恰好完全反應(yīng)，Cu不反應(yīng)，F(xiàn)e可能過量；
故第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質(zhì)為FeCl₂；
A．依據(jù)分析可知，實驗①反應(yīng)后溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，故A正確；
B．依據(jù)分析可知：實驗②反應(yīng)后剩余固體全部是Cu，③反應(yīng)后剩余固體中含有Cu，可能含有Fe，故B錯誤；
C．第④組實驗中，剩余固體為Fe、Cu，溶液中溶質(zhì)為FeCl₂，則溶液中存在c（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$c（Cl^-）=$\frac{3}{2}$c（FeCl₃）=$\frac{3}{2}$×1mol/L=1.5 mol/L，故C正確；
D．由分析可知，1.80g原混合物中Fe、Cu均為0.015mol，則混合物中m（Fe）：m（Cu）=0.015mol×56g/mol：0.015mol×64g/mol=7：8，故D正確；
故選B．

點評 本題考查混合物的計算，明確物質(zhì)反應(yīng)先后順序及各組剩余固體成分是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒進行解答，同時考查學(xué)生思維縝密性，題目難度中等．