Question

将Cu与Fe₂O₃的混合粉末a g与1 mol·L^-1硫酸进行反应。

（1）若固体恰好完全溶解，消耗硫酸的体积为0.3 L，且所得溶液中无Fe³⁺，则a=__________，混合粉末中铜的质量为___________。

（2）若将固体完全溶解于1.00 L上述硫酸中，测得c（Fe³⁺）=0.1 mol·L^-1（假设反应前后溶液的体积不变），则混合粉末中铜的质量的最大值为_________g。

（3）若固体恰好完全溶解，消耗硫酸的体积为0.3 L，且所得溶液中既有Fe³⁺，也有Fe²⁺，则a的取值范围是_________。

Answer 1

（1）22.4  6.4 g  （2）18.1

（3）16＜a＜22.4

解析：(1)用终态法分析，反应的产物中有一种为水，H₂SO₄为0.3 mol，则氧化铁中的氧原子为0.3 mol，从而得出Fe₂O₃为0.1 mol，Cu为0.1 mol。由此得出m（Cu）=6.4 g，a=22.4 g。

(2)当硫酸完全反应时，溶解的氧化铁最多，此时氧化铁的物质的量为1/3 mol，对应的Fe³⁺为2/3 mol，现在溶液中c（Fe³⁺）=0.1 mol·L^-1，则与Fe³⁺反应的Cu为（1/3-0.05）mol，其质量为18.1 g。(3)此题要求a的取值范围，也就是求其最大值和最小值。氧化铁的量是一个定值，当铜将铁离子完全还原时，固体的质量最大；当没有铜时，固体的质量最小。从而得出a的质量范围为16＜a＜22.4。