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今有一包铁粉和铜粉混合粉末,为确定其组成,现提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作学习小组同学的实验结果如下(假定反应前后溶液体积不变):组别①②③④V[F
题目详情
今有一包铁粉和铜粉混合粉末,为确定其组成,现提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略),某合作学习小组同学的实验结果如下(假定反应前后溶液体积不变):
下列结论正确的是( )
A.第①组溶液中c(Fe3+)=3.0mol/L
B.第②、③组剩余固体全是铜
C.第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=6mol/L
D.原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=3:2
组别 | ① | ② | ③ | ④ |
V[FeCl3(aq)]/mL | 100 | 100 | 100 | 100 |
混合粉末质量/g | 6 | 13.2 | 24 | 36 |
反应后剩余固体质量/g | 0 | 1.28 | 12.8 | 24.8 |
A.第①组溶液中c(Fe3+)=3.0mol/L
B.第②、③组剩余固体全是铜
C.第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=6mol/L
D.原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=3:2
▼优质解答
答案和解析
从②组数据中可以得出,FeCl3溶液全部参与反应,假设只发生第一个反应,则溶解的Fe的质量为11.2g,
13.2-1.28=11.92=2>11.2,所以同时也有一部分Cu溶解(发生第二个反应),所以剩余的固体全部为Cu;利用②的数据,设Cu、Fe合金中金属物质的量分别为xmol、ymol.
Fe+2Fe3+=3Fe2+
x 0.2x
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.2-x 0.4-0.2x
依据铜元素守恒 (0.2-x)+
=y;质量守恒 56x+64y=13.2.联立解之得:x=y=0.11
即铜与铁物质的量比是1:1
验证:利用③的数据,正好是24-11.2=12.8,所以只发生了Fe+2Fe3+═3Fe2+,剩余的12.8全部为Cu,所以n(Fe):n(Cu)=(
):(
)=1:1,符合铁和铜的物质的量之比的判断;
①组,6g固体中含有Cu、Fe的物质的量各为0.05mol
Fe+2Fe3+=3Fe2+
0.05 0.1 0.15
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.05 0.1 0.05 0.1
c(Fe3+)=
=2.0mol/L
④组中铁和铜物质的量按照1:1混合,可以计算得到铁和铜的物质的量=
=0.3mol,
36g金属中铁的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g,铜的质量为19.2g;
依据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,有三价铁离子物质的量计算判断,反应金属为11.2g铁,所以剩余固体为铁和铜,三价铁全部反应,根据铁元素守恒可知,0.4molFe3+全部反应生成Fe2+,溶解的铁为11.2g,物质的量=
=0.2mol,所以反应后溶液中的二价铁离子的浓度C(Fe2+)=
=6mol/L;
综上所述:
A、第①组溶液中c(Fe3+)=2.0mol/L,故A错误;
B、第②、③组剩余固体全是铜,故B正确;
C、第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=6mol/L,故C正确;
D、原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=1:1,故D错误;
故选BC.
13.2-1.28=11.92=2>11.2,所以同时也有一部分Cu溶解(发生第二个反应),所以剩余的固体全部为Cu;利用②的数据,设Cu、Fe合金中金属物质的量分别为xmol、ymol.
Fe+2Fe3+=3Fe2+
x 0.2x
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.2-x 0.4-0.2x
依据铜元素守恒 (0.2-x)+
1.28 |
64 |
即铜与铁物质的量比是1:1
验证:利用③的数据,正好是24-11.2=12.8,所以只发生了Fe+2Fe3+═3Fe2+,剩余的12.8全部为Cu,所以n(Fe):n(Cu)=(
11.2 |
56 |
1.28 |
64 |
①组,6g固体中含有Cu、Fe的物质的量各为0.05mol
Fe+2Fe3+=3Fe2+
0.05 0.1 0.15
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
0.05 0.1 0.05 0.1
c(Fe3+)=
0.4mol−0.2mol |
0.1L |
④组中铁和铜物质的量按照1:1混合,可以计算得到铁和铜的物质的量=
36g |
(56+64)g/mol |
36g金属中铁的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g,铜的质量为19.2g;
依据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+,有三价铁离子物质的量计算判断,反应金属为11.2g铁,所以剩余固体为铁和铜,三价铁全部反应,根据铁元素守恒可知,0.4molFe3+全部反应生成Fe2+,溶解的铁为11.2g,物质的量=
11.2g |
56g/mol |
0.2mol+0.4mol |
0.1L |
综上所述:
A、第①组溶液中c(Fe3+)=2.0mol/L,故A错误;
B、第②、③组剩余固体全是铜,故B正确;
C、第④组反应后的滤液中c(Fe2+)=6mol/L,故C正确;
D、原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=1:1,故D错误;
故选BC.
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