Question

有一包铁粉和铜粉混合均匀的粉末样品，为确定其组成，某同学将不同质量的该样品分别与40 mL 1 mol·L^－1的FeCl₃溶液反应，实验结果如下表所示(忽略反应前后溶液体积的微小变化)。

实验序号	①	②	③	④
m(粉末样品)/g	0.90	1.80	3.60	7.20
m(反应后剩余固体)/g	0	0.64	2.48	6.08

计算：

(1)样品中铁和铜的物质的量之比n(Fe)∶n(Cu)＝______________。

(2)实验②的滤液中c(Fe^2＋)＝__________________。

Answer

1∶1 1.375 mol·L－1

【解析】(1)铁的还原性强于铜，所以Fe3＋先和铁发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，反应后Fe3＋有剩余，再与铜发生反应：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，所以剩余的固体是铜或铁和铜，从第②组数据，可以得出FeCl3溶液全部参与反应，40 mL 1 mol·L－1FeCl3溶液能溶解金属质量1.80 g－0.64 g＝1.16 g，大于第①组溶解的金属质量，故第①组金属完全反应、FeCl3有剩余；第②组实验中FeCl3溶液全部参与反应，其物质的量＝0.04 L×1 mol·L－1＝0.04 mol，假设只发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，参加反应Fe的物质的量为0.02 mol，则溶解的Fe的质量为0.02 mol×56 g·mol－1＝1.12 g＜1.16 g，所以同时也有一部分Cu溶解，所以剩余的固体全部为Cu，氯化铁不足；设参加反应的铁是x mol，铜是y mol，则56x＋64y＝1.80－0.64＝1.16、2x＋2y＝0.04，解得x＝0.015，y＝0.005，即1.80 g样品中铁是0.015 mol，质量是0.84 g，则铜是1.80 g－0.84 g＝0.96 g，物质的量是0.015 mol，因此样品中铁和铜的物质的量之比n(Fe)∶n(Cu)＝1∶1。(2)根据(1)中分析可知实验②的滤液中亚铁离子的物质的量是0.015 mol×3＋0.005 mol×2＝0.055 mol，所以c(Fe2＋)＝0.055 mol÷0.04 L＝1.375 mol·L－1。