Question

【题目】现有浓度各为1 mol/L的FeCl3 、FeCl2 、CuCl2 的混合溶液100 mL，加入一定量的铁粉，按下列情况填空：

（1）反应完毕后，铁粉有剩余。

①反应完毕后，溶液中一定含有__________阳离子，为__________mol，一定没有__________阳离子。

②固体物质烘干后，其中一定有__________和__________，和反应前加入的铁粉质量相比__________（填“多”或“少”）__________g。

（2）反应完毕后，有铜生成，铁粉无剩余。

①反应后的溶液中一定含有__________阳离子，该阳离子在溶液中的物质的量的范围是__________。

②溶液中可能含有__________阳离子，该阳离子在溶液中物质的量的可能存在范围是__________。

③溶液中一定不含__________阳离子。

④溶液的质量__________（填“增加”或“减少”）。

（3）反应完毕后，无固体沉淀物存在，反应后的溶液中一定含__________和__________阳离子，它们中物质的量为定值的是__________阳离子，为__________mol；它们中的物质的量为一数值范围的是__________阳离子，该数值范围是__________。

Answer 1

【答案】 Fe2+ 0.35 Fe3+ 和Cu2+ Fe Cu 少 2.0 Fe 2+ 0.25 mol＜n(Fe2+ )≤0.35 mol Cu2+ 0＜n(Cu2+)＜0.1 mol Fe3+ 增加 Fe2+ Cu2+　 Cu2+ 0.1　 Fe2+ 0.1 mol＜n(Fe2+)≤0.25 mol

【解析】

根据FeCl3、CuCl2的氧化性强弱判断反应先后顺序，从而确定固体的成分、溶液的成分；有固体铜剩余，则一定无三价铁离子存在，一定存在亚铁离子，可能含有铜离子；若有铁剩余，一定有铜生成，三价铁离子和二价铜离子无剩余；无固体沉积物存在，说明铁粉不足，溶液中的铜离子没有参与反应；据此分析解答。

(1)当铁粉有剩余时，溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu，反应的反应方程式为：2FeCl3+Fe═3FeCl2、CuCl2+Fe═Cu+FeCl2，

①溶液中一定没有Fe3+、Cu2+，一定含有Fe2+；反应后溶液中的溶质为氯化亚铁，根据氯离子守恒：n(Cl-)=(1mol/L×3+1mol/L×2+1mol/L×2)×0.1L=0.7mol，所以n(Fe2+)=n(Cl-)=0.35mol；故答案为：Fe2+；0.35；Fe3+、Cu2+；

②根据方程式；2FeCl3+Fe═3FeCl2、CuCl2+Fe═Cu+FeCl2，反应消耗铁的量为n(Fe)= n(FeCl3)+n(Cu)=×1mol/L×0.1L+1mol/L×0.1L=0.15mol，所以铁的质量为：0.15mol×56g/mol=8.4g，反应生成的铜为n(Cu)=1mol/L×0.1L=0.1mol，所以铜的质量为；0.1mol×64g/mol=6.4g，固体质量减少8.4g-6.4g=2g；故答案为：Cu；Fe；少；2；

(2)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+；

①如果只有Fe2+，则其物质的量为：0.35mol，如果还有Cu2+，且最多为0.1mol时，只发生2FeCl3+Fe=3FeCl2，则Fe2+物质的量为0.25mol，由于两个反应都发生，所以Cu2+小于0.1mol，因此Fe2+物质的量大于0.25mol，故Fe2+物质的量为：0.25mol＜n(Fe2+)≤0.35mol；故答案为：Fe2+；0.25mol＜n(Fe2+)≤0.35mol；

②若铜离子全部反应则剩余物质的量为0，若没有反应则剩余物质的量为0.1mol，所以铜离子的物质的量范围为：0≤n(Cu2+)＜0.1mol；故答案为：Cu2+；0≤n(Cu2+)＜0.1mol；

③溶液中一定不含Fe3+，故答案为：Fe3+；

④根据(1)中②的分析可知，固体质量减少，则溶液质量增加，故答案为：增加；

(3)反应完毕后，无固体沉积物存在，说明溶液中的铜离子没有参加反应，铁离子可能恰好反应，有可能有剩余，反应后的溶液中一定存在Fe2+、Cu2+；不管铁离子是否有剩余，铜离子的物质的量为定值，物质的量=1mol/L×0.1L=0.1mol；若铁离子没有反应，则亚铁离子的物质的量为0.1mol，若铁离子完全反应，则亚铁离子为0.25mol，因此亚铁离子在0.1 mol＜n(Fe 2+ )≤0.25 mol范围内，故答案为：Fe2+；Cu2+；Cu2+；0.1mol ；Fe 2+；0.1 mol＜n(Fe 2+ )≤0.25 mol。