Question

将有铜的印刷线路板浸入200 mL氯化铁浓溶液中，有19.2 g铜被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入16.8 g铁粉，经充分反应，溶液中还存在9.6 g不溶解的物质。（设溶液体积不变）。请回答下列问题：

（1）充分反应后，溶液中存在9.6 g不溶物的成分为____。

（2）充分反应后溶液中一定不存在的金属离子为_____。

（3）比较Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺的氧化性大小：______。

（4）试计算最后溶液中Fe²⁺的物质的量浓度____mol·L^-1。

Answer

Cu Fe3+ Fe3+＞Cu2+＞Fe2+ 6

【解析】

将有铜的印刷线路板浸入FeCl3浓溶液中，有19.2gCu被腐蚀掉，说明发生反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，19.2gCu的物质的量为=0.3mol，则加入铁粉前的溶液中一定含0.3molCuCl2和0.6molFeCl2；

（1）加入的16.8 g Fe粉物质的量为=0.3mol，若加入铁粉前溶液中不含FeCl3，则0.3molFe与0.3molCuCl2恰好完全反应生成0.3molCu（即有19.2g不溶物）；现有9.6 不溶物，所以不可能为Fe，只能是Cu；故答案为：Cu；

（2）9.6gCu的物质的量为=0.15mol，根据Cu守恒，溶液中还有0.3mol-0.15mol=0.15molCu2+未反应，Cu能与Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+，即Cu与Fe3+不共存，则充分反应后的溶液中一定不存在Fe3+；故答案为：Fe3+；

（3）反应Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2中，Fe3+为氧化剂，Cu2+为氧化产物，同一氧化还原反应中氧化性：氧化剂>氧化产物，则氧化性：Fe3+>Cu2+；根据金属活动顺序表，氧化性：Cu2+＞Fe2+，所以氧化性由强到弱的顺序为：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+；故答案为：Fe3+＞Cu2+＞Fe2+；

（4）根据上述分析，加入的铁粉先与氧化性强的Fe3+反应，后与Cu2+发生反应，根据反应Fe+CuCl2=FeCl2+Cu，生成0.15molCu消耗0.15molFe、同时生成0.15molFeCl2；与Fe3+反应的Fe的物质的量为0.3mol-0.15mol=0.15mol，根据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，生成的FeCl2物质的量为0.45mol；则最后溶液中含FeCl2物质的量为0.6mol+0.15mol+0.45mol=1.2mol，则c（Fe2+）=c（FeCl2）==6mol/L；故答案为：6。