Question

現有濃度均為1 mol·L^-1的FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液各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固體物質干燥后，其中一定有_____________，與反應前加入鐵粉質量相比_____________（填“多”或“少”）_____________g。
（2）反應完畢后，有銅生成，鐵粉無剩余。則反應完畢后溶液一定含有_____________陽離子，該陽離子在溶液中的物質的量范圍是_____________。

Answer 1

（1）Fe²⁺  0.35  Fe³⁺、Cu²⁺
②Fe、Cu 少  2
（2）Fe²⁺  0.25 mol＜n（Fe²⁺）≤0.35 mol

混合液中n（FeCl₃）=n（FeCl₂）=n（CuCl₂）="0.1" mol，加入鐵粉后能發生如下反應：
Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺，Fe+Cu²⁺====Fe²⁺+Cu
（1）鐵粉過量時，Fe³⁺和Cu²⁺完全反應且生成單質Cu。Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺反應產生的n（Fe²⁺）="0.15" mol，消耗n（Fe）="0.05" mol；
Fe+Cu²⁺====Fe²⁺+Cu產生的n（Fe²⁺）="0.1" mol，消耗n（Fe）="0.1" mol，置換出Cu 0.1 mol。
所以溶液中n（Fe²⁺）="0.1" mol+0.15 mol+0.1 mol="0.35" mol
消耗Fe與置換出Cu的質量差為（0.1 mol+0.05 mol）×56 g·mol^-1-0.1 mol×64 g·mol^-1="2" g。
（2）采用“極端假設法”分析。若Cu²⁺不反應，溶液中n（Fe²⁺）="0.1" mol+0.15 mol="0.25" mol；若Cu²⁺完全反應，溶液中n（Fe²⁺）="0.35" mol。所以0.25 mol＜n（Fe²⁺）≤0.35 mol。