Question

18．在0.5L含等物質(zhì)的量的Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的混合溶液中，向其中加入11.2g還原性鐵粉，充分反應(yīng)后，測得溶液中Fe²⁺濃度為Cu²⁺濃度的2倍，反應(yīng)前后溶液體積不變．求：
（1）反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的濃度      
（2）原溶液中SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 向Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄混和溶液中投入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，F(xiàn)e+CuSO₄=Cu+FeSO₄，由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，所以首先發(fā)生反應(yīng)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的物質(zhì)的量相等，n（Fe³⁺）=2n（Cu²⁺），向其中加入11.2g還原性鐵粉，充分反應(yīng)后，測得溶液中Fe²⁺濃度為Cu²⁺濃度的2倍，若Fe³⁺完全反應(yīng)，Cu²⁺不反應(yīng)，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，則溶液中Fe²⁺濃度一定大于Cu²⁺濃度的2倍，所以只能是Fe³⁺部分反應(yīng)，Cu²⁺不反應(yīng)．
（1）根據(jù)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，計算反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的濃度；
（2）根據(jù)溶液中Fe²⁺濃度為Cu²⁺濃度的2倍，求出銅離子的濃度，根據(jù)硫酸根離子和鐵離子、銅離子的關(guān)系求解．

解答 解：向Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄混和溶液中投入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，F(xiàn)e+CuSO₄=Cu+FeSO₄，由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，所以首先發(fā)生反應(yīng)2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的物質(zhì)的量相等，n（Fe³⁺）=2n（Cu²⁺），向其中加入11.2g還原性鐵粉，充分反應(yīng)后，測得溶液中Fe²⁺濃度為Cu²⁺濃度的2倍，若Fe³⁺完全反應(yīng)，Cu²⁺不反應(yīng)，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，則溶液中Fe²⁺濃度一定大于Cu²⁺濃度的2倍，所以只能是Fe³⁺部分反應(yīng)，Cu²⁺不反應(yīng)．
（1）11.2g還原性鐵粉n（Fe）=$\frac{m}{M}$=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，生成亞鐵離子是n（Fe²⁺）=0.6mol，則溶液中n（Fe²⁺）=0.6mol，反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的濃度C=$\frac{n}{v}$=$\frac{0.6mol}{0.5L}$=1.2mol/L，
答：反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的濃度1.2mol/L；
（2）溶液中n（Fe²⁺）=0.6mol，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，充分反應(yīng)后，測得溶液中Fe²⁺濃度為Cu²⁺濃度的2倍，n（Cu²⁺）=0.6mol×$\frac{1}{2}$=0.3mol，反應(yīng)前，F(xiàn)e₂（SO₄）₃和CuSO₄的物質(zhì)的量相等，n（Fe³⁺）=2n（Cu²⁺），原溶液中Fe³⁺的物質(zhì)的量為0.6mol，根據(jù)Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的化學(xué)式可知，原溶液中SO₄^2-的物質(zhì)的量$\frac{3}{2}$n（Fe³⁺）+n（Cu²⁺）=n（SO₄^2-）=0.9mol+0.3mol=1.2mol，原溶液中SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度c=$\frac{n}{v}$=$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，
答：原溶液中SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度為2.4mol/L．

點(diǎn)評 本題考查混合物的有關(guān)計算，題目難度中等，根據(jù)方程式分析只能是Fe³⁺部分反應(yīng)，Cu²⁺不反應(yīng)是解題的關(guān)鍵．