Question

常温时，反应2Fe³⁺+Cu====2Fe²⁺+Cu²⁺在水溶液中能发生。将22.4 g铜和三氧化二铁的混合粉末加入到浓度为1 mol·L^-1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V L,求V的取值范围。

（2）若硫酸溶液过量，反应后溶液的体积为1 L，测得此溶液中Fe²⁺浓度为0.1 mol·L^-1，求原混合物中含铜多少克。

Answer 1

（1）0.3 L＜V(H₂SO₄)＜0.42 L

(2)3.2 g或14.4 g

解析：（1）固体恰好全部溶解，则n(Fe₂O₃)∶n(Cu)≥1∶1。如果22.4 g全部是Fe₂O₃,则V(H₂SO₄)=0.42 L;如果Fe₂O₃、Cu物质的量之比为1∶1，即各为0.1 mol，则V(H₂SO₄)=0.3 L。因为固体是Cu、Fe₂O₃的混合物，所以0.3 L＜V(H₂SO₄)＜0.42 L。

（2）Fe²⁺为0.1 mol，则反应的Fe₂O₃、Cu各为0.05 mol。若Fe₂O₃过量，则m(Cu)=0.05 mol×64 g·mol^-1=3.2 g;若Cu过量，则m(Cu)=22.4 g-m(Fe₂O₃)=22.4 g-0.05 mol×160 g·mol-1=14.4 g。