Question

在500 mL CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃的混合溶液中加入21.7 g鐵粉，待反應完全后，得到16.8 g殘留固體。在濾液中加入400 mL 4 mol·L^-1的BaCl₂溶液，恰好使溶液中的完全沉淀。求原混合物中CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃的物質(zhì)的量濃度。

Answer 1

c〔Fe₂(SO₄)₃〕="0.25" mol·L^-1，c(CuSO₄)="2.45" mol·L^-1

根椐題意，F(xiàn)e³⁺全部參加反應，Cu²⁺可能全部參加反應，也可能有剩余。若列方程求解，兩種情況都成立，但實際上前一種情況不可能，這給解題造成了錯誤。用極值法求解，就可避免錯誤的發(fā)生。
n()=n(Ba²⁺)="4" mol·L^-1× 0.4 L="1.6" mol
若原溶液溶質(zhì)全部是CuSO₄，則需鐵1.6 mol×56 g·mol^-1="89.6" g
若原溶液溶質(zhì)全部是Fe₂(SO₄)₃，則需鐵(1.6 mol/3)×56 g·mol^-1="29.9" g
因而實際需鐵應介于29.9—89.6 g之間。
現(xiàn)加入的鐵只有21.7 g，所以殘留的16.8 g固體全部是Cu。
加入21.7 g鐵，所以殘留的固體全為銅。
生成的銅的物質(zhì)的量：n(Cu)=="0.262" 5 mol
加入的鐵的物質(zhì)的量：n(Fe)=="0.387" 5 mol
因Fe³⁺的氧化性大于Cu²⁺，鐵粉先與Fe₂(SO₄)₃反應，剩余的Fe再與CuSO₄反應，與Fe₂(SO₄)₃反應的鐵為0.387 5 mol-0.262 5 mol="0.125" mol
c〔Fe₂(SO₄)₃〕=="0.25" mol·L^-1〔1 mol Fe與1 mol Fe₂(SO₄)₃反應〕
n(CuSO₄)="1.6" mol-3n〔Fe₂(SO₄)₃〕="1.6" mol-3×0.125 mol="1.225" mol
c(CuSO₄)=="2.45" mol·L^-1。