Question

在500mL CuSO₄和Fe₂（SO₄）₃的混合液中加入21.7g铁粉，待完全反应后，得到16.8g残留固体，在滤液中加入400mL 4mol/L的BaCl₂溶液，恰好使溶液中的SO

2- 4

完全沉淀．
请回答：
（1）写出属于氧化-还原反应的有关离子方程式：

 

．
（2）计算确定16.8g残留固体的成分．

 

（3）计算原混合溶液中Fe₂（SO₄）₃的物质的量浓度．

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）Fe与Fe³⁺离子反应生成Fe²⁺离子，Fe与Cu²⁺离子反应生成Cu与Fe²⁺离子；
（2）计算原溶液中n（SO₄^2-），假设原溶液中只有CuSO₄或原溶液中只有Fe₂（SO₄）₃，计算需要Fe的质量，判断Fe是否完全反应，进而确定残留固体的成分；
（3）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，根据方程式结合（2）中的判断及残留固体的质量计算，据此解答．

解答： 解：（1）Fe与Fe³⁺离子反应生成Fe²⁺离子，反应离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
Fe与Cu²⁺离子反应生成Cu与Fe²⁺离子，反应离子方程式为Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺；
（2）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，
故答案为：Cu；
（3）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，
故原溶液中c[Fe₂（SO₄）₃]=

0.125mol

0.5L

=0.25mol/L，
故答案为：0.25mol/L．

点评：本题考查混合物计算、方程式的有关计算，判断残留固体的成分是关键，（3）中注意硫酸铜不一定完全反应，难度中等．