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将22.4g铜粉与三氧化二铁的混合粉末,加入1mol/L的硫酸中进行反应。

(1)若固体恰好全部溶解,消耗硫酸的体积为VL,求V的取值范围。

(2)若硫酸溶液过量,反应后溶液的体积为1L,测得此溶液中Fe2+的浓度为0.1mol/L,求此混合物中含铜多少克?

(1)0.3L≤V<0.42L    (2)14.4g或3.2g。


解析:

(1)若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

    Cu+Fe2O3+3H2SO4=  CuSO4+2FeSO4+3H2O

    1 mol铜和1 mol Fe2O3为224 g,22.4 g可看作0.1 mol,需要硫酸0.3 mol,

   

    若混合物粉末全是Fe2O3,则有

    Fe2O3  +  3H2SO4  =   Fe2 (SO4)3  +  3H2O

    n (Fe2O3) = ,H2SO4为0.14 mol×3 = 0.42 mol,

   

    但铜的质量不可能为0,故有0.3L≤V<0.42L。

    (2)若铜过量,过量的铜不与硫酸反应,则只发生如下反应:

    Cu+Fe2O3+3H2SO4 =  CuSO4+2FeSO4+3H2O

    0.05  0.05                         0.1

    m (Fe2O3) = 0.05 mol×160 g / mol = 8.0 g,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。

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