Question

【題目】現有濃度各為1 mol/L的FeCl3 、FeCl2 、CuCl2 的混合溶液100 mL，加入一定量的鐵粉，按下列情況填空：

（1）反應完畢后，鐵粉有剩余。

①反應完畢后，溶液中一定含有__________陽離子，為__________mol，一定沒有__________陽離子。

②固體物質烘干后，其中一定有__________和__________，和反應前加入的鐵粉質量相比__________（填“多”或“少”）__________g。

（2）反應完畢后，有銅生成，鐵粉無剩余。

①反應后的溶液中一定含有__________陽離子，該陽離子在溶液中的物質的量的范圍是__________。

②溶液中可能含有__________陽離子，該陽離子在溶液中物質的量的可能存在范圍是__________。

③溶液中一定不含__________陽離子。

④溶液的質量__________（填“增加”或“減少”）。

（3）反應完畢后，無固體沉淀物存在，反應后的溶液中一定含__________和__________陽離子，它們中物質的量為定值的是__________陽離子，為__________mol；它們中的物質的量為一數值范圍的是__________陽離子，該數值范圍是__________。

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】

根據FeCl3、CuCl2的氧化性強弱判斷反應先后順序，從而確定固體的成分、溶液的成分；有固體銅剩余，則一定無三價鐵離子存在，一定存在亞鐵離子，可能含有銅離子；若有鐵剩余，一定有銅生成，三價鐵離子和二價銅離子無剩余；無固體沉積物存在，說明鐵粉不足，溶液中的銅離子沒有參與反應；據此分析解答。

(1)當鐵粉有剩余時，溶液中的Fe3+、Cu2+全部參加反應生成Fe2+和Cu，反應的反應方程式為：2FeCl3+Fe═3FeCl2、CuCl2+Fe═Cu+FeCl2，

①溶液中一定沒有Fe3+、Cu2+，一定含有Fe2+；反應后溶液中的溶質為氯化亞鐵，根據氯離子守恒：n(Cl-)=(1mol/L×3+1mol/L×2+1mol/L×2)×0.1L=0.7mol，所以n(Fe2+)=n(Cl-)=0.35mol；故答案為：Fe2+；0.35；Fe3+、Cu2+；

②根據方程式；2FeCl3+Fe═3FeCl2、CuCl2+Fe═Cu+FeCl2，反應消耗鐵的量為n(Fe)= n(FeCl3)+n(Cu)=×1mol/L×0.1L+1mol/L×0.1L=0.15mol，所以鐵的質量為：0.15mol×56g/mol=8.4g，反應生成的銅為n(Cu)=1mol/L×0.1L=0.1mol，所以銅的質量為；0.1mol×64g/mol=6.4g，固體質量減少8.4g-6.4g=2g；故答案為：Cu；Fe；少；2；

(2)當有銅生成，鐵粉無剩余，溶液中一定沒有Fe3+，Cu2+恰好全部參加反應或部分反應生成Fe2+和Cu，所以溶液中一定沒有Fe3+，可能含有Cu2+，一定含有Fe2+；

①如果只有Fe2+，則其物質的量為：0.35mol，如果還有Cu2+，且最多為0.1mol時，只發生2FeCl3+Fe=3FeCl2，則Fe2+物質的量為0.25mol，由于兩個反應都發生，所以Cu2+小于0.1mol，因此Fe2+物質的量大于0.25mol，故Fe2+物質的量為：0.25mol＜n(Fe2+)≤0.35mol；故答案為：Fe2+；0.25mol＜n(Fe2+)≤0.35mol；

②若銅離子全部反應則剩余物質的量為0，若沒有反應則剩余物質的量為0.1mol，所以銅離子的物質的量范圍為：0≤n(Cu2+)＜0.1mol；故答案為：Cu2+；0≤n(Cu2+)＜0.1mol；

③溶液中一定不含Fe3+，故答案為：Fe3+；

④根據(1)中②的分析可知，固體質量減少，則溶液質量增加，故答案為：增加；

(3)反應完畢后，無固體沉積物存在，說明溶液中的銅離子沒有參加反應，鐵離子可能恰好反應，有可能有剩余，反應后的溶液中一定存在Fe2+、Cu2+；不管鐵離子是否有剩余，銅離子的物質的量為定值，物質的量=1mol/L×0.1L=0.1mol；若鐵離子沒有反應，則亞鐵離子的物質的量為0.1mol，若鐵離子完全反應，則亞鐵離子為0.25mol，因此亞鐵離子在0.1 mol＜n(Fe 2+ )≤0.25 mol范圍內，故答案為：Fe2+；Cu2+；Cu2+；0.1mol ；Fe 2+；0.1 mol＜n(Fe 2+ )≤0.25 mol。