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铁、铜习题与解析


铁、铜习题与解析
L 1.将一定量的 Fe 和 Fe 2 O 3 的混合物投入 250 mL 1.8 mol· 的 HNO
?1
3

溶液中,固体完全

溶解后,在标准状况下生成 1.12 L NO(假定还原后的产物仅此一种) ,再向反应后的溶液
L 中加入 1 mol· NaOH 溶液,若要使铁元

素完全沉淀下来,所加入的 NaOH 溶液的体积最
?1

少应为 A.400 mL B.500 mL C.450 mL D.无法确定 [答案]A 2.将 m g 铝、铁合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量氢氧化钠溶液,过滤后在滤液中通入 足量二氧化碳,再将沉淀滤出,经洗涤、干燥、灼烧后得到固体粉末的质量仍为 m g,原合 金中铁的质量分数最接近 A.30% B.47% C.53% D.70% [答案]B 3. agFe2O3、 2O3 样品溶解在过量的 200mL pH=1 的硫酸溶液中, 将 Al 然后向其中加入 NaOH 3+ 3+ 溶液使 Fe 、Al 刚好完全沉淀,用去 NaOH 溶液 100mL,则 NaOH 溶液的浓度为 - - - - A.0.1mol· 1 L B.0.2mol· 1 L C.0.4mol· 1 L D.0.8mol· 1 L [答案]B 4.某稀溶液中含有 Fe(NO3)3 、Cu(NO3)2 、HN03,若向其中逐渐加入铁粉,溶液中 Fe2+ 浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。 则稀溶液中 Fe(N03)3、 Cu(NO3)2、 HN03 物质的量浓度之比为

A.1∶1∶1 B.1∶3∶1 C.3∶3∶8 D.1∶1∶4 [答案]D 5. 三氯化铁是中学化学实验室中必不可少的重要试剂。 某同学利用废铁屑(含少量铜等不与 盐酸反应的杂质)来制备 FeCl3· 2O,该同学设计的实验装置如图所示,A 中放有废铁屑, 6H 烧杯中盛有过量的稀硝酸,实验时打开 a,关闭 b,从分液漏斗内向 A 中滴加过量盐酸,此 时溶液呈浅绿色,再打开 b 进行过滤,过滤结束后,取烧杯内溶液倒入蒸发 皿加 热,蒸发掉部分水并使 多余 HNO 3 分解,再降 温结晶得 FeCl 3· 6H 2O晶体。 填写下列空白: ⑴从 B 导管收集产生的气体可采用的方法是 ; ⑵滴加盐酸时,发现反应速率较之盐酸与纯铁粉反应要快,其原因 是 。 ⑶烧杯内放过量稀 HNO3的原因是 ,离子方程 式是 ; ⑷整个实验过程中,弹簧夹 a 都必须打开,除了为排出产生的气体外,另一个目的是

; ⑸用降温结晶法制得 FeCl3· 2O,而不用直接蒸干的方法来制得晶体的理由是 6H 。 [答案]⑴用排水取气法或向下排空气取气法; ⑵因废铁屑中含少量 Cu 等不与 HCl 反应的杂 质,形成 Fe-Cu 原电池使反应速率加快;⑶稀 HNO3有强氧化性,为保证使 Fe2+全部氧化 成 Fe3+ ,
? 3Fe2++4H +NO 3 =3Fe3++NO↑+2H2O;⑷与大气相通,使分液漏斗中的酸可滴入 A 中(1


分) ⑸因为 FeCl3是强酸弱碱盐水解:FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl,加热蒸干时使 HCl 挥发 造成水解平衡右移,因此得不到 FeCl3· 2O。 6H 6.现有 Fe、Cu 组成的合金,其中 Cu、Fe 的总物质的量为 amol,Cu 的物质的量分数为 x, 研成粉末后全部投入含 bmolHNO3 的稀溶液中,微热使其充分反应,且硝酸的还原产物只 有 NO,试回答下列问题: ⑴用微粒符号填写下列空白(列举出全部可能的情况) ① 残留固体成份 溶液中的金属离子 ⑵当溶液中金属离子只有 Fe2+、Cu2+时,则 b 的取值范围是(用 a、x)表示 ⑶当 x=0.5 时,溶液中 Fe3+与 Fe2+的物质的量相等时,在标准状况下共产生 672mL 气体。 求 a、b 的值。 [解析] ⑴ ① 残留固体成份 溶液中的金属离子 ⑵ 3Fe ~ 8HNO3 3 8 a(1-x) b b= 8 a (1 ? x )
3
2+ 2+











② Cu Fe2+ 3Cu ~ 3 ax b = 8 ax


③ Cu Fe2+ Cu2+ 8HNO3 8 , b
3

④ Fe2+Cu2+

⑤ Fe2+Fe3+ Cu2+

⑥ Fe3+Cu2+

Fe、 Cu Fe2+

若使溶液中金属离子只有 Fe 、Cu 时,则 b 的取值范围:
8 a (1 ? x ) 3

<b≤( 8 a (1 ? x ) + 8 ax )
3
3

即:

8 a (1 ? x ) 3

<b≤ 8 a
3
3+

⑶若 x=0.5 时, 溶液中 Fe 与 Fe2+的物质的量相等, 则溶液中有 0.5a molCu2+、 0.25a 2+ 3+ molFe 、0.25a molFe 。 由得失电子数相等,有 0.5a× 2+0.25a× 2+0.25a× 3= 有原子守恒,有 b=0.5a× 2+0.25a× 2+0.25a× 3+
672 22400
672 22400

× 3

a=0.04

× =0.12 1

[答案]⑴见解析;⑵

8 a (1 ? x ) 3

<b≤

8a 3

;⑶a=0.04、b=0.12。

7.在 500mLCuSO4 和 Fe2(SO4)3 的混合溶液中加入 21.7g 铁粉,得到 16.8g 残留固体。在滤 液中加入 400mL4mol/L 的 BaCl2 溶液,恰好使溶液中的 SO42—完全沉淀。求原混合溶液中 CuSO4 和 Fe2(SO4)3 的物质的量浓度。 [解析]n(SO42—)=0.4L× 4mol/L=1.6mol 若原溶液中的溶质只有 CuSO4,完全反应需消耗 m(Fe)=1.6mol×56g/mol=89.6g>21.7g; 若原溶液中的溶质只有 Fe2(SO4)3,完全反应需消耗 m(Fe)= 所以 Fe 全部反应完,残留固体为 Cu。 Fe = FeSO4 + Cu 56g 64g m 16.8g m=14.7g Fe2(SO4)3 + Fe = 3FeSO4 1mol 56g 0.5L× c[Fe2(SO4)3] 21.7g -14.7g=7g c[Fe2(SO4)3]=0.25mol/L c(CuSO4)= 0 . 4 L ? 4 mol
/ L ? 0 . 25 mol / L ? 0 . 5 L ? 3 0 .5 L ? 2 . 45 mol / L / L ? 0 . 25 mol / L ? 0 . 5 L ? 3 0 .5 L

1 . 6 mol 3

× 56g/mol=29.9g>21.7g;

CuSO4 +

[答案]c[Fe2(SO4)3]=0.25mol/L,c(CuSO4)= 0 . 4 L ? 4 mol

? 2 . 45 mol / L

8.电子工业常用一定浓度的 FeCl3 溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板,制成印刷线路板.有关反 应为:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。 . 现将一块敷有铜箔的绝缘板浸入 8.00× 2mL 某 FeCl3 溶液 A 中,一段时间后,将该线 10 路板取出,向所得溶液 B 中加入铁粉 m g,充分反应后剩余固体 n g;将固体滤出并从滤液 C(忽略反应前后溶液体积的变化)中取出 20.00 mL,向其中滴入 3.00mol· —1AgNO3 溶液 L — 60.00 mL 时,溶液中的 Cl 恰好完全沉淀.请计算: ⑴溶液 A 中 FeCl3 的物质的量浓度为_________________; ⑵假若铁粉不再溶解,向溶液 B 中加入的铁粉质量至少应当大于______________; ⑶讨论当剩余固体的组成不同时 m 与 n 可能的取值范围,并填入下表: 剩余固体的组成 只有铜 有铁且有铜 (用含 m 的代数式表示) ⑷当 m=100.0,n=96.8 时,溶液 B 中 FeCl2 的物质的量浓度为________ mol· —1。 L [解析] ⑴根据 FeCl3~3AgCl~3AgNO3
n (FeCl
3

m 的取值范围

n 的取值范围

)?
)?

1 3

? 3.00 mol

? L ?1 ? 60.00
?3

mL ? 10

?3

L ? mL

?1

?

8.00 ? 10 mL
2

? 2.40 mol

20.00mL

c (FeCl

2.40 mol 8.00 ? 10 mL ? 10
2

3

L ? mL

?1

? 3.00 mol

? L ?1

⑵当铁粉不再溶解时,铜全部析出,溶液中无 Fe 根据 2 FeCl3~Fe(溶解的铁)
n (Fe) ? 1 2 ? 8.00 ? 10
2

3?

mL ? 10

?3

L ? mL

?1

? 3.00 mol

? L ?1

? 1.20 mol

m (Fe ) ? 1.20 mol ? 56 g ? mol

?1

? 67.2 g

⑶ 剩余固体的组成 只有铜 有铁且有铜 m 的取值范围 0<m≤67.2 m>67.2 n 的取值范围 0<n≤76.8 m-67.2<n≤m+9.6

⑷m=100.0>67.2 可知铁过量,铜全部析出. 剩余固体 m(Fe)=100.0 g-67.2 g=32.8 g
n (Cu) ? 96.8 g ? 32.8 g 64 g ? mol
?1

? 1.00 mol

由 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
n (FeCl
) ?
2

) ? 2 ? 1.00 mol ? 2.00 mol
2.00 mol ? 2.50 mol

n (FeCl

2

8.00 ? 10 mL ? 10
2

?3

L ? mL

?1

? L ?1

[答案] ⑴3.00mol· —1;⑵67.2 g; L ⑶ 剩余固体 的组成 只有铜 有铁且 有铜 ⑷2.50mol· —1 L m 的取值范围 0<m≤67.2 m>67.2 n 的取值范围 0<n≤76.8 m-67.2<n≤m+9.6


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