Question

20．現(xiàn)有100mL FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合液，其中各種物質(zhì)的濃度均為1mol/L，在該混合溶液中加入一定量的鐵粉．
（1）當(dāng)反應(yīng)完畢時(shí)，鐵粉有剩余，此時(shí)：
①溶液中一定含有的金屬離子是Fe²⁺，其物質(zhì)的量是0.35mol．
②所得固體的成分是Cu、Fe，其質(zhì)量比反應(yīng)前加入的鐵粉質(zhì)量少（填“多”或“少”）2g．
（2）當(dāng)反應(yīng)完畢時(shí)，如果沒有固體物質(zhì)存在，反應(yīng)后溶液中一定含有的金屬離子是Fe²⁺、Cu²⁺；其中物質(zhì)的量為定值的金屬離子是Cu²⁺，它的物質(zhì)的量是0.1mol．

Answer 1

分析 （1）鐵粉有剩余，根據(jù)離子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，溶液中一定存在亞鐵離子，再根據(jù)方程式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；
（2）無固體沉積物存在，說明鐵粉不足，溶液中的銅離子沒有參與反應(yīng)．

解答 解：（1）由于鐵粉有剩余，且氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，所以溶液中Cu²⁺和Fe³⁺完全與鐵粉反應(yīng)，反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，反應(yīng)后溶液中只存在Fe²⁺，沒有Fe³⁺、Cu²⁺，根據(jù)氯離子守恒：n（Cl^-）=（1mol/L×3+1mol/L×2+1mol/L×2）×0.1L=0.7mol，所以n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=0.35mol；根據(jù)方程式；2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，反應(yīng)消耗鐵的量為n（Fe）=$\frac{1}{2}$n（FeCl₃）+n（Cu）=$\frac{1}{2}$×1mol/L×0.1L+1mol/L×0.1L=0.15mol，質(zhì)量為：0.15mol×56g/mol=8.4g，反應(yīng)生成的銅為n（Cu）=1mol/L×0.1L=0.1mol，質(zhì)量為；0.1mol×64g/mol=6.4g，固體質(zhì)量減少8.4g-6.4g=2g；
故答案為：①Fe²⁺；0.35mol；②Cu、Fe；少；2；
（2）反應(yīng)完畢后，無固體沉積物存在，說明溶液中的銅離子沒有參加反應(yīng)，鐵離子可能恰好反應(yīng)，有可能有剩余，反應(yīng)后的溶液中一定存在Fe²⁺、Cu²⁺；
不管鐵離子是否有剩余，銅離子的物質(zhì)的量為定值，物質(zhì)的量=1mol/L×0.1L=0.1mol；
故答案為：Fe²⁺、Cu²⁺；Cu²⁺；0.1mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查Fe與Fe³⁺、Cu²⁺的反應(yīng)，難度中等．要注意根據(jù)固體的成分了解反應(yīng)的先后順序，從而確定溶液的成分．