高一化学物质的量计算题

Question

将6g的铁粉加入200mLFe2（SO4）3和CuSO4的混合溶液，充分反应得到200ml0.5mol/LFeSO4溶液和5.2g固体沉淀物 试计算(1)反应后生成铜的质量(2)原FeSO4溶液的物质的量浓度

Answer 1

在Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+>Cu2+，所以 Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有5.2g不溶物；第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的FeSO4为（6g÷56g/mol）×3=0.32mol> 0.1mol。通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，不发生了还原Cu2+的反应，此时的Fe是否有剩余呢？也就是余5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢？这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。
[解析]：发生反应的化学方程式为：
①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 ②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
两个反应共生成FeSO4为：0.2L×0.5mol/L=0.1mol
观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，②式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO4全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。

Fe ～ FeSO4
1mol 1mol
a 0.1mol
a=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量分别为x和y。
Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
X x 3x y y y y
由题意得 3x+y=0.1mol
6g-56g/mol×(x+y)+64g/mol×y=5.2g
解得：x=0.02mol y=0.04mol
则生成铜：0.04mol×64g/mol=2.56g
原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L

Answer 2

Fe2（SO4）3 +Fe =3FeSO4
CuSO4 +Fe =FeSO4 +Cu
设Fe2（SO4）3 X mol 则 消耗Fe X mol 生成FeSO4 3Xmol
CuSO4 Ymol 则消耗Fe Y mol ,生成Ymol Cu 和FeSO4
根据题意列方程 6-(56X+56Y)+64Y=5.2 即7X-Y=0.1
(3X+Y)/0.2=0.5即 3X+Y=0.1
解得 X=0.02mol Y=0.04mol
所以反应后生成铜的质量2.56g 原FeSO4溶液的物质的量浓度?应该是求Fe2（SO4）3的浓度吧.0.1mol/L

Answer 3

(1)设Fe2（SO4）3 x mol 则 消耗Fe x mol 生成FeSO4 3xmol
CuSO4 ymol 则消耗Fe y mol ,生成ymol Cu 和FeSO4
根据题意列方程 6-(56x+56y)+64y=5.2 即7x-y=0.1
(3x+y)/0.2=0.5即 3x+y=0.1
x=0.02mol y=0.04mol
所以反应后生成Cu的质量2.56g
(2)3x+y=0.1mol
6g-56g/mol×(x+y)+64g/mol×y=5.2g
x=0.02mol y=0.04mol
生成Cu：0.04mol×64g/mol=2.56g
原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L