今有一包铁粉和铜粉混合粉末,为确定其组成,现提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作学习小组同学的实验结果如下(假定反应前后溶液体积不变):组别①②③④

发布时间:2020-08-08 17:00:32

今有一包铁粉和铜粉混合粉末,为确定其组成,现提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作学习小组同学的实验结果如下(假定反应前后溶液体积不变):
组别①②③④V[FeCl3(aq)]/mL100100100100混合粉末质量/g613.22436反应后剩余固体质量/g01.2812.824.8下列结论正确的是A.第①组溶液中c(Fe3+)=3.0mol/LB.第②、③组剩余固体全是铜C.第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=6mol/LD.原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=3:2

网友回答

BC
解析分析:依据实验结果的数据,结合反应的实质分析,根据氧化还原反应的规律,三价铁与铁和铜都能反应,按照还原性强弱,铁的还原性强于铜,所以三价铁先和铁反应再和铜反应,Fe+2Fe3+=3Fe2+,Cu+2Fe3+=Fe2++Cu2+;能剩余的固体可以是铜,可以是铁和铜,从②组数据中可以得出,FeCl3溶液全部参与反应,假设只发生第一个反应,则溶解的Fe的质量为11.2g,
13.2-1.28=11.92>11.2,所以同时也有一部分Cu溶解(发生第二个反应),所以剩余的固体全部为Cu;利用②的数据根据化学方程式进行计算,求的铁和铜的物质的量之比,利用③组的数据对比判断剩余的固体;进而依据铁和铜的物质的量之比计算①组反应后溶液中的三价铁离子浓度,计算④组中反应后的溶液中二价铁的浓度;

解答:从②组数据中可以得出,FeCl3溶液全部参与反应,假设只发生第一个反应,则溶解的Fe的质量为11.2g,
13.2-1.28=11.92=2>11.2,所以同时也有一部分Cu溶解(发生第二个反应),所以剩余的固体全部为Cu;利用②的数据,设Cu、Fe合金中金属物质的量分别为xmol、ymol.
Fe+2Fe3+=3Fe2+
?x????0.2x?????
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.2-x?????0.4-0.2x????
依据铜元素守恒??(0.2-x)+=y;质量守恒??56x+64y=13.2.联立解之得:x=y=0.11????????
即铜与铁物质的量比是1:1?????????????????????
验证:利用③的数据,正好是24-11.2=12.8,所以只发生了Fe+2Fe3+═3Fe2+,剩余的12.8全部为Cu,所以n(Fe):n(Cu)=():()=1:1,符合铁和铜的物质的量之比的判断;①组,6g固体中含有Cu、Fe的物质的量各为0.05mol
??Fe+2Fe3+=3Fe2+
0.05??0.1??0.15
??Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.05??0.1??0.05?0.1
c(Fe3+)==2.0mol/L
④组中铁和铜物质的量按照1:1混合,可以计算得到铁和铜的物质的量==0.3mol,
36g金属中铁的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g,铜的质量为19.2g;?
依据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,有三价铁离子物质的量计算判断,反应金属为11.2g铁,所以剩余固体为铁和铜,三价铁全部反应,根据铁元素守恒可知,0.4molFe3+全部反应生成Fe2+,溶解的铁为11.2g,物质的量==0.2mol,所以反应后溶液中的二价铁离子的浓度C(Fe2+)==6mol/L;
??综上所述:
A、第①组溶液中c(Fe3+)=2.0mol/L,故A错误;
B、第②、③组剩余固体全是铜,故B正确;C、第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=6mol/L,故C正确;D、原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=1:1,故D错误;
故选BC.

点评:本题考查了铁及其化合物的性质应用,主要是实验数据的分析判断和计算,关键是通过②判断剩余固体为铜,通过计算得到铁和铜的物质的量之比,③④剩余固体便顺利判断成分,进而依据化学方程式或元素守恒计算,题目综合性较大,数据处理较复杂,属于难度较大的题目.
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