Question

16．现有浓度各为2mol/L的FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂混合溶液100mL，加入一定量的铁粉，按下列情况填空．
（1）充分反应后，无固体存在，则溶液中一定含有的金属阳离子是Cu²⁺和Fe²⁺．
（2）反应完毕后，铁粉有剩余，过滤所得的固体物质为Cu和Fe，溶液中一定含有的金属离子的物质的量为0.7mol．
（3）反应完毕，有固体剩余，则反应后的溶液中一定有的金属阳离子为Fe²⁺，其物质的量取值范围是0.5 mol＜n（Fe²⁺）≤0.7 mol．

Answer 1

分析 （1）根据离子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，铁首先与铁离子反应生成亚铁离子，且无固体存在，说明溶液的铜离子没参加反应，所以溶液中一定存在Cu²⁺和Fe²⁺；
（2）铁粉有剩余，根据离子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，反应的反应方程式为：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，溶液中一定存在亚铁离子，再根据方程式进行相关计算；
（3）当有铜生成，铁粉无剩余，溶液中一定没有Fe³⁺，Cu²⁺恰好全部参加反应或部分反应生成Fe²⁺和Cu，所以溶液中一定没有Fe³⁺，可能含有Cu²⁺，一定含有Fe²⁺；如果只有Fe²⁺，则其物质的量为：0.7mol，如果还有Cu²⁺，且最多为0.2mol时，只发生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，则Fe²⁺物质的量为0.5mol，由于两个反应都发生，所以Cu²⁺小于0.2mol，因此Fe²⁺物质的量大于0.5mol，故Fe²⁺物质的量为：0.5mol＜n（Fe²⁺）≤0.7mol．

解答 解：（2）根据离子氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，铁首先与铁离子反应生成亚铁离子，且无固体存在，说明溶液的铜离子没参加反应，所以溶液中一定存在Cu²⁺和Fe²⁺，故答案为：Cu²⁺和Fe²⁺；
（2）由于铁粉有剩余，且氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺，所以溶液中Cu²⁺和Fe³⁺完全与铁粉反应，所以过滤所得的固体物质为Cu和Fe；发生反应的方程式为：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂、CuCl₂+Fe═Cu+FeCl₂，反应后溶液中只存在Fe²⁺，没有Fe³⁺、Cu²⁺，根据氯离子守恒：n（Cl^-）=（2mol/L×3+2mol/L×2+2mol/L×2）×0.1L=1.4mol，所以n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=0.7mol，故答案为：Cu和Fe；0.7；
（3）当有铜生成，铁粉无剩余，溶液中一定没有Fe³⁺，Cu²⁺恰好全部参加反应或部分反应生成Fe²⁺和Cu，所以溶液中一定没有Fe³⁺，可能含有Cu²⁺，一定含有Fe²⁺；如果只有Fe²⁺，则其物质的量为：0.7mol，如果还有Cu²⁺，且最多为0.2mol时，只发生2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，则Fe²⁺物质的量为0.5mol，由于两个反应都发生，所以Cu²⁺小于0.2mol，因此Fe²⁺物质的量大于0.5mol，故Fe²⁺物质的量为：0.5mol＜n（Fe²⁺）≤0.7mol，故答案为：Fe²⁺；0.5 mol＜n（Fe²⁺）≤0.7 mol．

点评 本题考查了Fe与Fe³⁺、Cu²⁺的反应，能正确判断固体的成分是解本题的关键，根据固体的成分了解反应的先后顺序，从而确定溶液的成分．