今有一包鐵粉和銅粉混合粉末，為確定其組成，現提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略)，某合作學習小組同...

問題詳情：

 今有一包鐵粉和銅粉混合粉末，為確定其組成，現提供4mol/L的FeCl3溶液(其他用品略)，某合作學習小組同學的實驗結果如下(假定反應前後溶液體積不變)

A. 第①組溶液中c(Fe3+)=3.0mol/L    B. 第②組剩餘固體是銅鐵混合物

C. 第④組反應後的濾液中c(Fe2+)=6mol/L    D. 原混合粉末中n(Fe):n(Cu)=3:2

【回答】

【*】C

【解析】根據氧化還原反應的規律，鐵離子與Fe、Cu都能反應，按照還原*強弱，鐵的還原*強於銅，所以三價鐵先和鐵反應再與銅反應，Fe+2Fe3+=3Fe2+，Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；能剩餘的固體可以是銅，可以是鐵和銅，從②組數據中可以得出，FeCl3溶液全部參與反應，假設只發生第一個反應，則溶解的Fe的質量為11.2g，13.2g-1.28g=11.92g＞11.2g，所以同時也有一部分Cu溶解，剩餘的固體全部為Cu；利用②的數據，設Cu、Fe合金中金屬的物質的量分別為xmol、ymol，則根據方程式可知

Fe+2Fe3+=3Fe2+

x   0.2x

Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+

0.2-0.1x  0.4-0.2x   

依據銅元素守恆可得：（0.2-0.1x）+1.28/64=y，根據質量守恆可得：56x+64y=13.2，聯立解得：x=y=0.11，即銅與鐵物質的量比是1：1。驗*：利用③的數據，正好是24g-11.2g=12.8g，所以只發生了Fe+2Fe3+=3Fe2+，剩餘的12.8全部為Cu，所以n（Fe）：n（Cu）=（11.2g÷56g/mol）：（1.28g÷64g/mol）=1：1，符合鐵和銅的物質的量之比的判斷；①組，6g固體中含有Cu、Fe的物質的量各為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=2.0mol/L；④組中鐵和銅物質的量按照1：1混合，可以計算得到鐵和銅的物質的量都為：36g÷(56+64)g/mol=0.3mol，36g金屬中鐵的質量為：0.3mol×56g/mol=16.8g，銅的質量為19.2g；依據反應Fe+2Fe3+=3Fe2+，由三價鐵離子物質的量計算判斷，反應的金屬為11.2g鐵，所以剩餘固體為鐵和銅，三價鐵全部反應，根據鐵元素守恆可知，0.4molFe3+全部反應生成Fe2+，溶解的鐵為11.2g，物質的量為：11.2g÷56g/mol=0.2mol，所以反應後溶液中Fe2+的濃度為：c（Fe2+）=(0.2mol+0.4mol)÷0.1L=6mol/L，則A、第①組溶液中c（Fe3+）=2.0mol/L，A錯誤；B、第②、③組剩餘固體全是銅，B錯誤；C、第④組反應後的濾液中c（Fe2+）=6mol/L，C正確；D、原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：1，D錯誤；*選C。

點睛：本題考查了鐵及其化合物的*質應用，主要是實驗數據的分析判斷和計算，題目難度較大，關鍵是通過②判斷剩餘固體為銅，通過計算得到鐵和銅的物質的量之比，③④剩餘固體便順利判斷成分，進而依據化學方程式或元素守恆計算，題目綜合*較大，數據處理較複雜。

知識點：金屬元素的單質及其化合物

題型：選擇題