Question

3．向30mLFeSO₄和CuSO₄的混合物（其中SO₄^2-的物质的量浓度为0.1mol•L^-1）中投入少量锌粉充分反应，反应后溶液中不含Cu²⁺，剩余Fe²⁺的物质的量是溶液中Zn²⁺的物质的量的一半，求投入锌粉的质量是多少克？

Answer 1

分析 设出混合物中硫酸亚铁、硫酸铜及投入锌的物质的量，根据化学式可知，硫酸亚铁和硫酸铜的物质的量之和=硫酸根离子的物质的量，然后结合反应方程式及“剩余Fe²⁺的物质的量是溶液中Zn²⁺的物质的量的一半”列式计算出锌的物质的量，最后根据m=nM计算出其质量．

解答 解：剩余Fe²⁺的物质的量是溶液中Zn²⁺的物质的量的一半，说明亚铁离子部分被还原，则铜离子完全被还原成铜，
设FeSO₄的物质的量为y mol，CuSO₄的物质的量为x mol，投入的Zn为z mol，
根据反应Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄可知反应后生成xmol锌离子，消耗了xmol锌，剩余锌的物质的量为：（z-x）mol，
根据反应Zn+FeSO₄=Fe+ZnSO₄可知，剩余Zn还原亚铁离子的物质的量为：（z-x）mol，剩余的亚铁离子的物质的量为：ymol-（z-x）mol=（x+y-z）mol，
剩余的2价铁离子的物质的量的是溶液中锌离子的物质的量的一半，则=（x+y-z）mol=0.5z，即：x+y=1.5Z，
 30mLFeSO₄和CuSO₄的混合物（其中SO₄^2-的物质的量浓度为0.1mol•L^-1），则亚铁离子和铜离子的总物质的量=n（SO₄^2-）=0.1mol/L×0.03L=0.003mol，
则：x+y=0.003mol=1.5z，
z=$\frac{0.003mol}{1.5}$=0.002mol，
所以加入锌的质量为：65g/mol×0.002mol=0.13g，
答：投入锌粉的质量为0.13g．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，注意掌握积累有关混合物反应的计算的方法与技巧，试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．