Question

（20分）

电子工业中常用一定浓度的FeCl₃溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷电路板。有关反应为：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂

现将一块敷有铜箔的绝缘板浸入8.00×10²mL某FeCl₃溶液A中，一段时间后，将该线路板取出，向所得溶液B中加入铁粉m g，充分反应后剩余固体n g，将固体滤出并从滤液C（忽略反应前后溶液的体积变化）中取出20mL，向其中滴入3.00 mol•L^-1AgNO₃溶液60mL 时，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀。请计算：

（1）       溶液A中FeCl₃的物质的量浓度。

（2）       假若铁粉不再溶解，向溶液B中加入的铁粉质量至少应当大于多少？

（3）       讨论当剩余固体组成不同时m与n可能的取值范围，先列式计算然后把结果填入下表

 

剩余固体的组成	m的取值范围	n的取值范围
只有铜
有铁且有铜		(用含m的代数式表示)

（4）       当m=100.0，n=96.8时，溶液B中FeCl₂的物质的量浓度是多少？

Answer 1

（1）       设c(Cl^-)为X，根据Cl^-守恒可得：20.00 X＝3.00×60.00　

X＝9.00 mol•L^-1∴c(FeCl₃)=3.00 mol•L^-1             　　(4分)

（2）       判断：Fe粉不再溶解时，Cl^-应全部以FeCl₂形式存在。

设此时至少应加入铁粉的质量为Y

由守恒法可知：2FeCl₃ + Fe=3FeCl₂

2mol  1mol

2.4 mol  y/56mol       y=67.2g           (4分)

（3）       (8分)设绝缘板上敷有的铜为Z mol。

∵溶液A中含FeCl₃ 2.4 mol    ∴反应过程中有关量之间的关系为：

2FeCl₃   +  Cu =   2FeCl₂  +  CuCl₂　　

2Z mol     Z mol   2Z mol     Z mol

2FeCl₃    +   Fe  =  3FeCl₂

(2.4-2Z) mol  (1.2-Z) mol

CuCl₂  +  Fe  =  2FeCl₂  +  Cu

Z mol    Z mol             Z mol

讨论：当剩余固体只有铜时，由极值法可知：

m_最小＝0，n_最小＝0

m_最大＝[(1.2－Z)+Z]×56＝67.2g ，n_最大＝n(FeCl₃)/2×64=76.8g

∴其取值范为：0<m≤67.2 　　0<n≤76.8

当剩余固体有铁且有铜时，m必>67.2(即铁过量)：

n与m之间的质量关系为：n=m－(1.2－Z) 56－56Z＋64Z

若Z为最大即Z＝n(FeCl₃)/2=1.2mol 　则n=m+9.6

　　　　　若Z为最小即Z＝0mol 　　         则n=m－67.2

∴其取值范为：m>67.2 　　m-67.2<n≤m+9.6

剩余固体的组成	m的取值范围	n的取值范围 (用含m的代数式表示)
只有铜	0<m≤67.2	0<n≤76.8
有铁且有铜	m>67.2	m-67.2<n≤m+9.6

(4)把m=100.0，n=96.8代入n=m－(1.2－Z) 56－56Z＋64Z　　可得：Z＝1.00 mol

∴c(FeCl₂)=2Z mol/0.80L=2 mol/0.80L=2.50 mol•L^-1              (4分)