Question

在500mL CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃的混合液中加入21.7g铁粉，待反应完全后，得到16.8g残留固体．在滤液中加入400mL 4mol?L^-1的BaCl₂溶液，恰好使溶液中的SO

2- 4

完全沉淀．求原混合液中CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃的物质的量浓度．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：原溶液中n（SO₄^2-）=n（BaCl₂）=0.4L×4mol/L=1.6mol，
假设原溶液中只有CuSO₄，由Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺可知，则参加反应的n（Fe）=n（CuSO₄）=1.6mol，反应的铁粉质量为：1.6mol×56g/mol=89.6g，
假设原溶液中只有Fe₂（SO₄）₃，由Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄可知，则参加反应的n（Fe）=1.6mol×

1

3

，反应的铁粉质量为：1.6mol×

1

3

×56g/mol=22.9g，
所以21.7g铁粉会完全反应，没有剩余，最后得到16.8g残留固体为铜，
因氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，则加入铁粉，先发生Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，Fe³⁺反应完毕后发生Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，根据方程式计算生成16.8gCu消耗Fe的质量，进而计算与Fe₂（SO₄）₃反应消耗Fe的质量，根据方程式计算n[Fe₂（SO₄）₃]，再根据硫酸根守恒计算n（CuSO₄），根据c=

n

V

计算它们的浓度．

解答： 解：原溶液中n（SO₄^2-）=n（BaCl₂）=0.4L×4mol/L=1.6mol，
假设原溶液中只有CuSO₄，由Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺可知，则参加反应的n（Fe）=n（CuSO₄）=1.6mol，反应的铁粉质量为：1.6mol×56g/mol=89.6g，
假设原溶液中只有Fe₂（SO₄）₃，由Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄可知，则参加反应的n（Fe）=1.6mol×

1

3

，反应的铁粉质量为：1.6mol×

1

3

×56g/mol=22.9g，
所以21.7g铁粉会完全反应，没有剩余，最后得到16.8g残留固体为铜，
     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
    56             64
 m（Fe）          16.8g
m（Fe）=

16.8g×56

64

=14.7g
与Fe₂（SO₄）₃反应的铁粉质量为21.7g-14.7g=7g，
 Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄
56g    1mol
7g     n[Fe₂（SO₄）₃]
所以 n[Fe₂（SO₄）₃]=

7g×1mol

56g

=0.125mol，
故c故原溶液中c[Fe₂（SO₄）₃]=

0.125mol

0.5L

=0.25mol/L，
根据硫酸根守恒，则n（CuSO₄）=1.6mol-0.125mol×3=1.225mol，则c（CuSO₄）=

1.225mol

0.5L

=2.45mol/L，
答：原混合液中CuSO₄为2.45mol/L，Fe₂（SO₄）₃为0.25mol/L．

点评：本题考查混合物计算，难度中等，判断残留固体的成分是关键，注意硫酸铜不一定完全反应．