Question

5．鐵、銅混合粉末18.0g加入到100mL 5.0mol/L FeCl₃溶液中，充分反應(yīng)后，剩余固體質(zhì)量為2.8g，回答下列問題：
（1）原混合物中銅的質(zhì)量是多少？
（2）反應(yīng)后的溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量各是多少？

Answer 1

分析 鐵比銅活潑，與FeCl₃溶液反應(yīng)時先后發(fā)生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，原氯化鐵溶液中含有氯化鐵的物質(zhì)的量為n（FeCl₃）=5mol/L×0.1L=0.5mol，結(jié)合反應(yīng)的方程式解答．

解答 解：鐵的還原性強于銅，把鐵、銅混合粉末加入氯化鐵溶液中，鐵先與鐵離子反應(yīng)，氯化鐵的物質(zhì)的量是0.5mol，
設(shè)0.5mol鐵離子完全反應(yīng)消耗鐵、銅的質(zhì)量分別為m₁、m₂，則：
Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺
64g  2mol                           56g   2mol
m₁   0.5mol                         m₂  0.5mol
m₁=$\frac{64g×0.5mol}{2mol}$=16g，
m₂=$\frac{56g×0.5mol}{2mol}$=14g，
溶解的金屬質(zhì)量為：18g-2.8g=15.2g，14g＜15.2g＜16g，
則鐵完全反應(yīng)、銅部分反應(yīng)，且Fe³⁺完全反應(yīng)，剩余的金屬為Cu，
（1）設(shè)反應(yīng)消耗銅的物質(zhì)的量為n₁，反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量為n₂，
則：①64n₁+56n₂=15.2g
②n₁+n₂=$\frac{1}{2}$n（Fe³⁺）=0.25mol，
解得：n₁=0.15mol、n₂=0.1mol，
故m（Cu）=n₁×M+2.8g=0.15mol×64g/mol+2.8g=12.4g，
答：原混合物中銅的質(zhì)量是12.4g；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式可知反應(yīng)后溶液中n（Fe²⁺）=2n（Cu）+3n（Fe）=2×0.15mol+3×0.10mol=0.6mol，
反應(yīng)后溶液中銅離子的物質(zhì)的量為n（Cu²⁺）=n（Cu）=0.15mol，
答：反應(yīng)后的溶液中金屬陽離子有Fe²⁺，Cu²⁺，其物質(zhì)的量各是0.6mol，0.15mol．

點評 本題考查混合物的計算，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，注意根據(jù)反應(yīng)的相關(guān)方程式從質(zhì)量守恒的角度解答，難度中等．