Question

已知2Fe³⁺+Fe→3Fe²⁺2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺
Ⅰ向FeCl₃溶液中加入铁粉和铜粉混合粉末，充分反应后，分析溶液中的溶质和可能残留固体不溶物的成分．
请完成下列表格

序号	溶液中的盐	固体不溶物的成分
①	FeCl2、CuCl2、FeCl3
②		无
③	FeCl2、CuCl2
④		Cu
⑤		Fe、Cu

Ⅱ今有一包铁粉和铜粉混合粉末，为确定其组成，现提供0.65g/mL的FeCl₃溶液（其他用品略），某课外活动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	①	②	③	④
混合粉末质量/g	40	40	40	40
FeCl3溶液体积/mL	150	300	330	350
反应后剩余固体质量/g	23.2	6.4	2.56	x

（1）试判断第④组剩余固体质量x为

 

．
（2）通过计算判断第②组剩余固体的成分．
（3）求原混合粉末中Fe、Cu的物质的质量之比．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,金属的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究,综合计算（图像型、表格型、情景型计算题）

分析：Ⅰ、根据在金属活动性顺序中，铁在铜的前面，铁能与铜盐溶液发生置换反应，向装有氯化铁溶液的烧杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，则铁优先与氯化铁发生反应生成氯化亚铁，然后铜与氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁进行解答；
Ⅱ、铁的还原性强于铜，所以Fe³⁺先和铁反应Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反应完全后Fe³⁺有剩余，再与铜反应Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺，能剩余的固体可以是铜，可以是铁和铜，从第②组数据中可以得出FeCl₃溶液全部参与反应，100mL FeCl₃溶液能溶解金属质量13.2g-1.28g=11.92g，大于第①组溶解的金属质量，故第①组金属完全反应、FeCl₃有剩余，第②组实验中FeCl₃溶液全部参与反应，其物质的量为=0.1L×4mol/L=0.4mol，假设只发生Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，加反应金属的物质的量为0.2mol，则溶解的Fe的质量为0.2mol×56g/mol=11.2g＜11.92g，所以同时也有一部分Cu溶解，所以剩余的固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为24g-12.8g=11.2g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余12.8g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为11.2g：12.8g=56：64；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
（1）用KSCN溶液检验Fe³⁺，若溶液变红，则证明A中有Fe³⁺；若溶液不变红，则没有Fe³⁺；
（2）根据参加反应的Fe计算溶液中n（Fe²⁺），再根据c=

n

V

计算；
（3）结合第③组实验中混合物中金属的质量，根据n=

m

M

计算解答．

解答：：解：Ⅰ、在金属活动性顺序中，铁在铜的前面，铁能与铜盐溶液发生置换反应，向装有氯化铁溶液的烧杯中，加入一定量的Cu和Fe的混合粉末，则铁优先与氯化铁发生反应生成氯化亚铁，然后铜与氯化铁反应生成氯化铜和氯化亚铁，故滤液中一定含有氯化亚铁，若氯化铁与铁是恰好完全反应，则铜不参加反应，滤液中不含有氯化铜，故氯化铜可能存在，充分反应后发现烧杯底部仍有少量固体，则固体中一定含有铜，若铁量多，可能含有铁，有铜存在，则滤液中一定不含有氯化铁；
故答案为：

序号	溶液中的盐	固体不溶物的成分
①		无
②	FeCl2、CuCl2
③		Cu
④	FeCl2
⑤	FeCl2

Ⅱ（1）.0   （2）．Cu   （3）.336﹕64．
实验①消耗金属40-23.2=16.8g
实验②消耗金属40-6.4=33.6g，恰好符合2倍的关系，
因此，实验①和②都是只消耗Fe
实验③若只消耗铁，则应消耗33.6×

330

300

=36.96g，则应剩余固体3.04g，而实际是2.56g，因此，实验③开始消耗Cu．设实验③中Fe的质量为x，Cu的质量为y，则

x+y=37.44 325 56 x+ 326 64 y=330×0.65

 

x=33.6g y=3.84g

而实验②300mL消耗33.6g，证明实验②已经将Fe完全消耗，因此混合物中Fe为33.6g，Cu为40g-33.6g=6.4g
所以原混合粉末中Fe、Cu的物质的质量之比=33.6：6.4=21：4；
实验③中消耗的Cu质量为6.4g-2.56g=3.84g，对应消耗的FeCl3为30mL，因此 实验④中增加的20mLFeCl3可消耗Cu的质量为3.84g×

20mL

30mL

=2.56g，故此时混合物中的Cu也恰好完全被消耗，因此x=0．
故答案为：①0；②第②组剩余固体为铁和铜；③21：4．

点评：本题考查了混合物的有关计算、铁及其化合物的性质应用，关键是通过②判断剩余固体为铜，题目综合性较大，数据较复杂，侧重学生对实验数据的分析处理考查，难度较大．