Question

2．铁粉、铜粉混合物样品11.6g，逐步加入2.0mol/L，的硫酸溶液，充分反应后剩余固体质量随加入硫酸溶液体积变化如表：

硫酸溶液/mL	20.0	40.0	60.0	80.0
剩余固体/g	9.36	7.12	4.88	3.20

请回答：
（1）样品中铁与铜的物质的量之比n（Fe）：n（Cu）=3：1．
（2）在反应后的体系中，再加入4.0mol/L的H₂O₂溶液25.0mL，并加入足量硫酸溶液．充分反应后溶液中存在的各金属离子的物质的量分别是多少？

Answer 1

分析 （1）铁和铜只有铁与稀硫酸反应，而铜与稀硫酸不反应，20ml的硫酸溶液铁的质量为2.24g，所以当硫酸的体积为60ml到80ml时消耗铁的质量为：4.88-3.20=1.68＜2.24g，所以剩余固体3.20g为铜，由此分析解答；
（2）加入4.0mol/L的H₂O₂溶液，首先与单质铜发生氧化还原反应，然后与亚铁离子反应，结合相关量分析解答．

解答 解：（1）铁和铜只有铁与稀硫酸反应，而铜与稀硫酸不反应，20ml的硫酸溶液铁的质量为2.24g，所以当硫酸的体积为60ml到80ml时消耗铁的质量为：4.88-3.20=1.68＜2.24g，所以剩余固体3.20g为铜，铁与铜的物质的量之比n（Fe）：n（Cu）=$\frac{11.6-3.2}{56}：\frac{3.2}{64}$=3：1，
故答案为：3：1；
（2）4.0mol/L的H₂O₂溶液25.0mL的物质的量为：0.1mol，得电子的物质的量为0.1×2=0.2mol，而0.05mol的铜失电子的物质的量为0.05×2=0.1mol，生成0.05molCu²⁺，同时有0.1mol的亚铁被氧化生成0.1mol的铁离子，则亚铁离子的物质的量为0.05mol，
答：充分反应后溶液中存在的各金属离子的物质的量分别是Fe³⁺为0.1mol，Fe²⁺为0.05mol，Cu²⁺为0.05mol．

点评 本题主要考查学生运用化学方程式进行计算和推断的能力，同时考查了分析数据的能力，计算时要注意规范性和准确性．