Question

某工廠用FeCl₃溶液腐蝕鍍有銅的絕緣板生產(chǎn)印刷電路．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)對(duì)該廠生產(chǎn)的印刷電路后所得的廢液進(jìn)行了分析：取50mL廢液，向其中加入足量的稀硝酸，生成0.02molNO；另取50mL廢液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，析出沉淀43.05g．
請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
①該廠原來(lái)使用的FeCl₃溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為

 

（反應(yīng)前后溶液的體積變化忽略不計(jì)）；
②廢液中各金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量濃度之比為C（Fe³⁺）：C（Fe²⁺）：C（Cu²⁺）=

 

；
③另取50mL廢液，加入一定量鐵屑，充分反應(yīng)后有銅析出，則所得溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量范圍是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：離子方程式的有關(guān)計(jì)算,物質(zhì)的量濃度的相關(guān)計(jì)算

專題：

分析：（1）廢液加入足量的AgNO₃溶液，生成沉淀43.05g為AgCl質(zhì)量，根據(jù)氯元素守恒計(jì)算溶液中n（FeCl₃），根據(jù)c=

n

V

計(jì)算原廢液中c（FeCl₃）；
（2）廢液中加入硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，根據(jù)NO計(jì)算廢液中n（Fe²⁺），再根據(jù)2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，計(jì)算溶液中n（Cu²⁺）、參加反應(yīng)Fe³⁺物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算廢液中n（Fe³⁺），離子濃度之比等于物質(zhì)的量之比；
（3）剛開(kāi)始析出Cu時(shí)溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最小，F(xiàn)e³⁺完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，Cu恰好完全析出時(shí)，溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最大，發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，由（2）中數(shù)據(jù)結(jié)合方程式計(jì)算．

解答： 解：（1）廢液加入足量的AgNO₃溶液，生成沉淀43.05g為AgCl質(zhì)量，其物質(zhì)的量=

43.05g

143.5g/mol

=0.3mol，根據(jù)氯元素守恒，原溶液中n（FeCl₃）=

1

3

n（AgCl）=

1

3

×0.3mol=0.1mol，故原廢液中c（FeCl₃）=

0.1mol

0.05L

=2mol/L，
故答案為：2mol/L；
（2）由3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知廢液中n（Fe²⁺）=3n（NO）=0.02mol×3=0.06mol，根據(jù)2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，可知溶液n（Cu²⁺）=

1

2

n（Fe²⁺）=

1

2

×0.06mol=0.03mol、參加反應(yīng)Fe³⁺物質(zhì)的量=n（Fe²⁺）=0.06mol，故廢液中n（Fe³⁺）=0.1mol-0.06mol=0.04mol，離子濃度之比等于物質(zhì)的量之比，故c（Fe³⁺）：c（Fe²⁺）：c（Cu²⁺）=0.04mol：0.06mol：0.03mol=4：6：3，
故答案為：4：6：3；
（3）剛開(kāi)始析出Cu時(shí)溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最小，F(xiàn)e³⁺完全反應(yīng)，則：
   2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
0.04mol    0.06mol
故Fe²⁺的物質(zhì)的量極小值為0.06mol+0.06mol=0.12mol，由于析出Cu，故Fe²⁺的物質(zhì)的量最小大于0.12mol，
Cu恰好完全析出時(shí)，溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最大，則：
  Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu
0.03mol    0.03mol
故溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最大為0.12mol+0.03mol=0.15mol，
故溶液中0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol，
故答案為：0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算、化學(xué)方程式計(jì)算，題目難度中等，明確發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，（3）中注意根據(jù)離子氧化性強(qiáng)弱確定極值點(diǎn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．