Question

【题目】将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，容器中存在的金属离子和金属单质。

（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是________，铜单质______(填“一定”或“可能”)存在。

（2）若CuCl2有剩余，则容器中还可能有的离子为________，铜单质______(填“一定”或“可能”)存在。

（3）若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中不可能有的单质是______，Fe2+_____(填“一定”或“可能”)存在。

（4）将6g铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中，充分反应得到200mL 0.5mol/LFeSO4溶液和5.2g固体沉淀物，则原Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中Fe2(SO4)3的物质的量浓度为________。

Answer 1

【答案】 Fe3+、Cu2+ 一定 Fe3+ 可能 Fe、Cu 一定 0.1mol/L

【解析】氧化性：FeCl3＞CuCl2＞FeCl2，还原性Fe＞Cu，多种氧化剂、还原剂混合时，强氧化剂先与强还原剂反应。

（1）若铁有剩余，则发生两个反应Fe+2FeCl3=3FeCl2，Fe+CuCl2=Cu+FeCl2，且Fe3+、Cu2+反应完全，Cu还没有参加反应。故溶液中不可能有的离子为：Fe3+、Cu2+；Cu一定存在；

故答案为：Fe3+、Cu2+；一定；

（2）若CuCl2有剩余，由于Fe单质能与CuCl2反应，CuCl2有剩余则说明铁少量，容器中可能还含有Fe3+。此时反应程度分两种情况，第一种：FeCl3未反应完全，CuCl2还未反应，此时不存在Cu单质；第二种：FeCl3反应完全，CuCl2部分反应，此时存在Cu单质。所以，若CuCl2有剩余，溶液中可能存在Fe3+，铜单质可能存在。

故答案为：Fe3+；可能；

（3）若FeCl3和CuCl2都有剩余，则Fe、Cu都已反应完全，发生反应Fe+2FeCl3=3FeCl2，Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，所以容器中一定不含的单质为Fe、Cu；一定存在Fe2+。

故答案为：Fe、Cu；一定；

（4）氧化性：Fe3+＞Cu2+，加入Fe单质，Fe先Fe3+反应：2Fe3++Fe=3Fe2+；再与Cu2+反应：Cu2++Fe=Fe2++Cu。反应后，得到200mL 0.5mol/LFeSO4溶液，n(Fe2+)=0.5mol/L×0.2L=0.1mol。m(Fe2+)=5.6g＜6g，说明加入的6g铁粉没有反应完，而Fe3+和Cu2+反应完全。

设原混合溶液中含Fe2(SO4)3的物质的量为x mol，CuSO4的物质的量为ymol。

Fe ＋ Fe2(SO4)3= 3FeSO4

x mol x mol 3x mol

Fe ＋ CuSO4 = FeSO4＋ Cu

y mol y mol y mol y mol

所以，反应后溶液中n(FeSO4)= 0.5mol/L×0.2L=0.1mol =3x+y；

固体沉淀的质量等于加入的6g铁，减去消耗的铁的质量，加上生成的铜的质量。

m(固体)=6－(x+y)×56+64y=5.2 g

解得x=0.02，即原混合溶液中含Fe2(SO4)3的物质的量为0.02 mol.

所以Fe2(SO4)3的物质的量浓度为=0.1mol/L。

故答案为：0.1mol/L.