Question

【题目】工业废电路板的铜常用FeCl3溶液来溶解处理回收。现将一块电路板浸泡在100 mLFeCl3溶液中使铜全部溶解(电路板上其他物质均不发生反应)，测得电路板质量减少了3.2 g，在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反应，过滤干燥固体，固体质量比加入的Fe粉质量减少了2.4g。

请计算：

(1)浸泡液中的溶质是__________(写化学式) 。

(2)参与反应的铁的质量是__________g。

(3)假设溶液的体积不变，最后所得溶液中c(Fe2＋)＝__________mol·L－1。

Answer 1

【答案】FeCl3、FeCl2、CuCl2 5.6 3

【解析】

铜与FeCl3溶液反应会生成FeCl2与CuCl2，发生的化学反应为：①Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；加入铁粉后发生的反应有：②Fe+2Fe3+=3Fe2+；③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；根据元素守恒法及物质之间的转化关系分析作答。

（1）铜与FeCl3溶液反应会生成FeCl2与CuCl2，发生的化学反应为：①Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，电路板质量减少了3.2 g，则参与反应的铜的质量为3.2g，铜的物质的量n(Cu)==0.05mol，生成的Fe2+的物质的量n1(Fe)= 2n(Cu)=0.1mol；在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反应，过滤干燥固体，固体质量比加入的Fe粉质量减少了2.4g。若铁粉只与生成的氯化铜反应会生成铜单质与氯化亚铁，则固体质量会增加，可见浸泡液中还有反应剩余的氯化铁，因此浸泡液的溶质有FeCl3、FeCl2、CuCl2，故答案为：FeCl3、FeCl2、CuCl2；

（2）加入铁粉后发生的反应有：②Fe+2Fe3+=3Fe2+，③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，根据铜元素守恒可知，参加反应的铜的物质的量为0.05mol，与铜反应时固体质量增加为x g，则

Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ △m

56 64 8

3.2 x

解得x=0.4

该反应生成的Fe2+的物质的量为n3(Fe2+)= n(Cu2+)= n(Cu)=0.05mol

反应的Fe的质量m3(Fe)=0.05mol56g/mol=2.8g

则反应②中固体质量减少应为2.4g+0.4g=2.8g，即消耗的Fe粉的质量m2(Fe)=2.8g，总的消耗的铁粉的质量m(Fe)= m3(Fe)+ m3(Fe)=2.8g+2.8g=5.6g，故答案为：5.6；

（3）上述反应②Fe+2Fe3+=3Fe2+中n2(Fe)==0.05mol，根据关系式Fe3Fe2+可得生成的Fe2+的物质的量为n2(Fe2+)=3n2(Fe)=0.15mol，那么总的Fe2+的物质的量= n1(Fe2+)+ n2(Fe2+)+ n3(Fe2+)=0.1mol+0.15mol+0.05mol=0.3mol，则c(Fe2+)==3mol/L，故答案为：3。