已知氧化性Fe3+＞Cu2+＞Fe2+．现有一包铁粉和铜粉混合粉末，某研究小组同学为了确定其组成，利用1.2mol/L的FeCl3溶液（其他用品略），与混合粉末反应，实验结果如下（假定反应前后溶液体积

Question

已知氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺．现有一包铁粉和铜粉混合粉末，某研究小组同学为了确定其组成，利用1.2mol/L的FeCl₃溶液（其他用品略），与混合粉末反应，实验结果如下（假定反应前后溶液体积不变）：

组别	①	②	③	④
V[FeCl3（aq）]/mL	50	50	50	50
混合粉末质量/g	1.2	2.4	3.6．	4.8
反应后剩余固体质量/g	0	0.64	1.92	3.12

分析表中数据，下列结论正确的是（　　）

A．第①组反应后溶液中剩余c（Fe³⁺）=0.4mol/L
B．第②、③组剩余固体全是铜
C．第④组的滤液中c（Fe²⁺）=2.0mol/L
D．原混合粉末中n（Fe）：n（Cu）=1：2

Answer 1

还原性：Fe＞Cu，故Fe³⁺优先Fe反应（Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺），Fe完全反应后若Fe³⁺有剩余，则再与铜反应（Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺），所以剩余的固体可以是铜，可以是铁和铜的混合物；
根据第②组数据中可以得出FeCl₃溶液全部参与反应，50mL FeCl₃溶液能溶解金属质量为：2.4g-0.64g=1.76g＞1.2g，大于第①组溶解的金属质量，故第①组金属完全反应，且FeCl₃有剩余；
第②组实验中FeCl₃溶液全部参与反应，FeCl₃物质的量为：0.05L×1.2mol/L=0.06mol，假设只发生反应：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，参加反应金属的物质的量为0.03mol，溶解的Fe的质量为：0.03mol×56g/mol=1.68gg＜1.76g，所以铁完全溶解的同时还有部分Cu溶解，则剩余的0.64g固体全部为Cu；
第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=7：8；故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，故第④组实验中，剩余固体为Fe、Cu，
A．根据分析可知，第①组反应中金属完全反应，1.2g合金中含有铁的物质的量为：(1.2g×(7)/(7+8))/(56g/mol)=0.01mol，含有铜的物质的量为：(1.2g−56g/mol×0.01mol)/(64g/mol)=0.01mol，根据反应Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Cu+2Fe³⁺=Fe²⁺+Cu²⁺可知，金属消耗铁离子的物质的量为：0.01mol×2+0.01mol×2=0.04mol，①反应后的溶液中铁离子浓度为：(1.2mol/L×0.05L−0.04mol)/(0.05L)=0.4mol/L，故A正确；
B．根据分析可知，②剩余的全部为铜，而③剩余的为铁和铜的混合物，故B错误；
C．由上述分析可知，第④组实验剩余金属为Fe和Cu，参加反应金属为1.68g，其物质的量为0.03mol，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，可知溶液中n（Fe²⁺）=0.09mol，故c（Fe²⁺）=(0.09mol)/(0.05L)=1.8mol/L，故C错误；
D．第③组实验中溶解金属为：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反应、Cu不反应，剩余1.92g为Cu，合金中Fe与Cu的质量之比为：1.68g：1.92g=7：8，则二者的物质的量之比为：(7)/(56)：(8)/(64)=1：1，故D错误；
故选A．