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20 mL FeCl3溶液腐蚀3.2 g Cu片,将Cu片完全腐蚀后,加入铁粉2.8g ,反应后溶液中存在不溶物1.6g(设反应前后溶液体积变化忽略不计)。

计算:⑴20 mL这种溶液中的FeCl3与多少毫升5 mol•L-1FeCl3溶液中所含FeCl3的物质的量相等?

⑵反应后溶液中Fe2+的物质的量浓度为多少?

 

答案:
解析:

V()=30 mL

c()= 10 mol•L-1

 


提示:

在该反应中Fe、Cu都是还原剂,被腐蚀的Cu为0.05 mol,投入的Fe粉也为0.05 mol,因此铁粉只可能恰好完全反应或不足,最后剩余的1.6 g不溶物一定为铜。由于Fe3+得电子数等于Fe和Cu的失电子总数,

则:n(Fe3+)=2×n(Fe)+2×n(Cu)==0.15 mol。

⑴由于两种溶液中溶质的物质的量相等,则5 mol•L-1的FeCl3溶液的体积V()==0.03 L,V()=30.0 mL。

⑵2Fe3+   +   Cu  =  2Fe2+  +   Cu2+

2 mol     1 mol    2 mol

0.1 mol   0.05 mol     n1

2Fe3+    +    Fe  ==  2 Fe2+

2mol        1mol      3mol

(0.15-0.1)mol  0.25mol     n2

Fe  +    Cu2+  ==  Fe2+  + Cu

1mol      1mol

=0.025mol

所以溶液中n(Fe2+)= n1+ n2+ n3=0.1 mol+0.075 mol+0.025 mol=0.2 mol,

c()==10 mol•L-1

也可以根据溶液中电荷守恒来计算:2n(Fe2+)+2n(Cu2+)=n(Cl-)

n(Fe2+)==0.2 mol

c()==10 mol•L-1

或根据铁元素质量守恒计算: n(Fe2+)= n(Fe3+)+ n(Fe)=0.15 mol+=0.2 mol

c()==10 mol•L-1

 


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