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  將一塊銅板浸泡在一定濃度的FeCl3溶液中一段時間后取出,得到一混合溶液,某校化學興趣小組的同學為分析該混合溶液的組成,進行了如下實驗:

  Ⅰ、取50.0 mL混合溶液,向其中加入足量的AgNO3溶液,得白色沉淀,過濾、干燥、稱量,沉淀質量為86.1 g;

  Ⅱ、另取50.0 mL混合溶液,向其中加入1.40 g鐵粉,結果鐵粉全部溶解但未見固體析出;

  Ⅲ、再取50.0 mL混合溶液,向其中加入20.0 mL稀硝酸,到一種無色氣體,其體積換算成標準狀況時為0.448 L;

  請根據以上實驗中得到的數據分析計算:

(1)原FeCl3溶液物質的量濃度(反應過程中過程中溶液體積的變化忽略不計);

(2)所得混合溶液中c(Cu2+)的取值范圍;

(3)若要進一步求得混合溶液中c(Cu2+)的具體數值,在只單獨使用AgNO3溶液、鐵粉或稀硝酸的前題下,還可測出哪些數據,必須進行哪些實驗?

答案:
解析:

  (1)解:由I得50.0 mL混合溶液中c(Cl)=

  所以原FeCl3溶液中c(FeCl3)=(2分)

  (2)解:Ⅱ中加入1.4 g Fe無固體剩余,即發生的反應為:Fe+2Fe3+=3Fe2+

  所以50.0 mL混合溶液中至少含有Fe3+(1分)

 、笾屑尤20.0 mL稀硝酸后產生的氣體為NO,反生的反應為

  3Fe2++4H++NO3=3Fe3++NO↑+2H2O

  即50.0 mL混合溶液中至少含有Fe2+(1分)

  50.0 mL混合溶液中根據鐵元素守恒有:

  n(Fe2+)+n(Fe3+)=4.0 mol/L×0.05 L=0.20 mol

  根據電荷守恒有:

  3n(Fe3+)+2n(Fe2+)+2n(Cu2+)=n(Cl)=

  當n(Fe3+)有最小值時,n(Fe2+)、n(Cu2+)有最大值,且由上述兩等式可求得

  n(Cu2+)的最大值為0.075 mol(2分)

  當n(Fe2+)有最小值時,n(Fe3+)有最大值,n(Cu2+)有最小值,同樣可求得

  n(Cu2+)的最小值為0.03 mol(2分)

  所以,50.0 mL混合溶液中n(Cu2+)的取值范圍為:[0.600 mol/L,1.50 mol/L]

  (3)解:還可測出50.0 mL混合溶液中n(Fe2+)的值,應進行的實驗是向50.0 mL混合溶液中加入足量的稀硝酸,測出生成的氣體體積(標準狀況).(2分)


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