Question

【题目】将22.4g铜和三氧化二铁的混合粉末加入到溶液为1mol/L的硫酸中，使之发生反应．
（1）若固体恰好全部溶解，消耗硫酸的体积为VL，则V的取值范围为 ．
（2）若硫酸溶液过量，反应后的溶液体积为1L，测得此溶液中Fe2+浓度为0.1mol/L，则原混合物中含铜g．

Answer 1

【答案】
（1）0.3L≤V＜0.42L
（2）3.2或14.4
【解析】解：（1）若固体恰好全部溶解，铜粉和三氧化二铁的混合物是按如下反应进行： Fe2O3+3H2SO4=Fe2 （SO4）3+3H2O、Cu+Fe2 （SO4）3=2FeSO4+CuSO4总反应方程式为：Cu+Fe2O3+3H2SO4=CuSO4+2FeSO4+3H2O若Cu、Fe2O3按物质的量1：1混合，消耗的硫酸最少，则n（Cu）=n（Fe2O3）= =0.1mol，由方程式可知，需要硫酸为0.1mol×3=0.3mol，硫酸体积为 =0.3L，若混合物粉末全是Fe2O3 ， 消耗的硫酸最多，则发生：Fe2O3+3H2SO4=Fe2 （SO4）3+3H2O，n（Fe2O3）= =0.14mol，故消耗H2SO4为0.14 mol×3=0.42 mol，硫酸体积为 =0.42L，但铜的质量不可能为0，故有0.3L≤V＜0.42L，所以答案是：0.3L≤V＜0.42L；（2）溶液中n（Fe2+）=1L×0.1mol/L=0.1mol，则
Cu+Fe2O3+3H2SO4=CuSO4+2FeSO4+3H2O
0.05mol 0.05mol 0.1mol
若铜过量，过量的铜不与硫酸反应，则m （Fe2O3）=0.05 mol×160 g/mol=8.0 g，故m （Cu）=22.4 g﹣8.0 g=14.4 g；若Fe2O3过量，过量的Fe2O3将与H2SO4反应，则m （Cu）=0.05mol×64 g/mol=3.2g，所以答案是：3.2或14.4．