Question

15．電子工業(yè)常用一定濃度的FeCl₃溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板，制成印刷線路板，有關(guān)反應(yīng)方程式為2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂．
現(xiàn)將一塊敷有銅箔的絕緣板浸入8.00×10²mL 某FeCl₃溶液A中，一段時間后，將該線路板取出，向所得溶液B中加入鐵粉m g，充分反應(yīng)后剩余固體n g；將固體濾出并從濾液C（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）中取出20.00mL，向其中滴入3.00mol•L^-1AgNO₃溶液60.00mL時，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀．計算：
（1）溶液A中FeCl₃的物質(zhì)的量濃度為3.00mol/L；
（2）假設(shè)鐵粉不再溶解，向溶液B中加入的鐵粉質(zhì)量至少應(yīng)當(dāng)大于67.2g；
（3）討論當(dāng)剩余固體的組成不同時，m與n可能的取值范圍，并填寫下表相關(guān)欄目．

剩余固體的組成	m的取值范圍	n的取值范圍
只有銅
有鐵和銅		（用含m的代數(shù)式表示）

（4）當(dāng)m=100.0，n=96.8時，溶液B中FeCl₂的物質(zhì)的量濃度為2.50 mol•L^-1．

Answer 1

分析 依據(jù)反應(yīng)過程分析，最后溶液中加入硝酸銀溶液生成氯化銀沉淀，氯元素守恒可以直接計算原溶液A中氯化鐵的濃度，氯化鐵溶解銅生成氯化亞鐵和氯化銅，加入鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，引起質(zhì)量變化的原因是反應(yīng)①固體質(zhì)量減小，反應(yīng)②固體質(zhì)量增加，結(jié)合質(zhì)量變化和化學(xué)方程式列式計算．

解答 解：（1）從濾液C（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）中取出20.00mL，向其中滴入3.00mol•L^-1 AgNO₃溶液60.00mL時，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀，依據(jù)氯元素守恒20ml溶液中氯離子物質(zhì)的量n（Cl^-）=n（Ag⁺）=3.00mol/L×0.060L=0.18mol，所以原溶液800ml中含有氯離子物質(zhì)的量為0.18mol×$\frac{800}{20}$=7.2mol，n（FeCl₃）=$\frac{1}{3}$n（Cl^-）=2.4mol，溶液A中FeCl₃的物質(zhì)的量濃度=$\frac{2.4mol}{0.8L}$=3.00mol/L，故答案為：3.00mol/L；
（2）鐵粉加進(jìn)去與銅離子反應(yīng)，根據(jù)化合價升降守恒關(guān)系，原來三價鐵離子轉(zhuǎn)化為二甲鐵離子化學(xué)價降低的數(shù)目等于銅單質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殂~離子化學(xué)價升高數(shù)目，假設(shè)鐵粉不再溶解，向溶液B中加入的鐵粉化合價升高數(shù)目應(yīng)該等于原來三價鐵離子化合價降低數(shù)目，根據(jù)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，化合價降低數(shù)目=n（FeCl₃）×1=2.4，設(shè)加入鐵的質(zhì)量為xg，則根據(jù)化合價升降守恒知，2.4=$\frac{x}{56}×2$，x=67.2 g，故至少加入鐵粉的質(zhì)量為67.2g，故答案為：67.2g；
（3）當(dāng)只有銅時，鐵粉不能將銅置換，根據(jù)（2）計算知，當(dāng)鐵粉質(zhì)量0＜m≤67.2時成立；根據(jù)2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，當(dāng)三價鐵完全反應(yīng)時，消耗銅質(zhì)量最大，為$\frac{64×2.4}{2}$=76.8g，故只有銅時0＜n≤76.8；若有鐵和銅，說明沒有三價鐵離子和二甲銅離子，鐵粉可以過量，m＞67.2，剩余銅的質(zhì)量的最小值為（m-67.2）g，mg鐵將銅離子全部置換出來，銅的質(zhì)量為76.8g，反應(yīng)了的鐵的質(zhì)量為67.2g，故固體質(zhì)量=m+銅-反應(yīng)的鐵=m+76.8-67.2=m+9.6g，故（m-67.2）＜n≤（m+9.6），故答案為：；
（4）加入鐵粉發(fā)生的反應(yīng)為①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，引起質(zhì)量變化的原因是反應(yīng)①固體質(zhì)量減小，反應(yīng)②固體質(zhì)量增加，設(shè)B溶液中亞鐵離子物質(zhì)的量為x，則溶解的銅物質(zhì)的量為0.5x，
①2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，固體質(zhì)量減少
      2                 56g
2.4mol-x              28（2.4-x）g
②Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu，固體質(zhì)量增加
     1                （ 64-56）g
 0.5x                   0.5x（64-56）
則 28（2.4-x）g-0.5x（64-56）=100g-96.8g=3.2g
x=2mol
溶液B中c（FeCl₂）=$\frac{2mol}{0.8L}$=2.5mol/L；
故答案為：2.50 mol•L^-1．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生及氧化還原反應(yīng)型離子方程式的書寫方法及計算，利用化合價升降守恒，原子守恒等知識建立等式關(guān)系，分類討論銅鐵的用量與產(chǎn)物的關(guān)系，氧化還原反應(yīng)過程中化學(xué)方程式的計算應(yīng)用是本題難點(diǎn)，題目難度較大．