Question

已知：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
现有一包铁粉和铜粉混合粉末，为了确定其组成，现提供4mol/L的FeCl₃溶液（其他用品略），与混合粉末反应．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	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	100	100	100	100
混合粉末质量/g	6	13.2	24	36
反应后剩余固体质量/g	0	1.28	12.8	24.8

分析表中所给数据，回答：
（1）证明第①组反应后溶液中是否有Fe³⁺的方法是：

 

．
（2）在第④组中，反应后剩余的固体是

 

（填化学式），反应后溶液中的c（Fe²⁺）=

 

．
（3）原混合粉末中铁和铜的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：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：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，故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
（1）取第①组反应后的溶液少许，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明A中有Fe³⁺；若溶液不变红，则没有Fe³⁺，
故答案为：取第①组反应后的溶液少许，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明A中有Fe³⁺；若溶液不变红，则没有Fe³⁺；
（2）由上述分析可知，第④组实验剩余金属为Fe和Cu，参加反应计算为11.2g，其物质的量为0.2mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可知溶液中n（Fe²⁺）=0.6mol，故c（Fe²⁺）=

0.6mol

0.1L

=6mol/L，
故答案为：6mol/L；
（3）根据第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，故混合物中Fe与Cu的物质的量之比=

11.2g

56g/mol

：

12.8g

64g/mol

=1：1，
故答案为：1：1．

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．