Question

用20 mL FeCl₃溶液腐蚀3.2 g Cu片，将Cu片完全腐蚀后，加入铁粉2.8 g，反应后溶液中存在不溶物1.6 g(设反应前后溶液体积变化忽略不计)。

计算：(1)20 mL这种溶液中的FeCl₃与多少毫升5 mol·L^－1的FeCl₃溶液中所含FeCl₃的物质的量相等？

(2)反应后溶液中Fe²⁺的物质的量浓度为多少？

Answer 1

解析：在该反应中，Fe、Cu都是还原剂，被腐蚀的Cu为0.05 mol，投入的Fe粉也为0.05 mol，因此铁粉只可能恰好完全反应或不足，最后剩余的1.6 g不溶物一定为铜。由于Fe³⁺得电子数等于Fe和Cu的失电子总数，

则：n(Fe³⁺)=2×n(Fe)+2×n(Cu)==0.15 mol。

(1)由于两溶液中溶质的物质的量相等，则5 mol·L^－1的FeCl₃溶液的体积V(FeCl₃)==0.03 L，V(FeCl₃)=30.0 mL。

(2)2Fe³⁺　+　Cu　===　2Fe²⁺+Cu²⁺

   2 mol         1 mol        2 mol

  0.1 mol      0.05 mol      n₁

2Fe³⁺　　+　　Fe　　===　　3Fe²⁺

2 mol             1 mol                3 mol

(0.15－0.1)mol 0.025 mol      n₂

   Fe+Cu²⁺===Fe²⁺+Cu

1 mol 1 mol

n₃ =0.025 mol

所以溶液中n(Fe²⁺)=n₁+n₂+n₃=0.1 mol+0.075 mol+0.025 mol=0.2 mol，

c(FeCl₂)==10 mol·L^－1

也可以根据溶液中电荷守恒来计算：

2n(Fe²⁺)+2n(Cu²⁺)=n(Cl^－)

n(Fe²⁺)==0.2 mol

c(FeCl₂)==10 mol·L^－1

或根据铁元素质量守恒来计算：

n(Fe²⁺)=n(Fe³⁺)+n(Fe)=0.15 mol+=0.2 mol

c(FeCl₂)= =10 mol·L^－1

答案：(1)V(FeCl₃)=30 mL

(2)c(FeCl₂)=10 mol·L^－1