Question

【題目】將22.4g銅和三氧化二鐵的混合粉末加入到溶液為1mol/L的硫酸中，使之發生反應．
（1）若固體恰好全部溶解，消耗硫酸的體積為VL，則V的取值范圍為 ．
（2）若硫酸溶液過量，反應后的溶液體積為1L，測得此溶液中Fe2+濃度為0.1mol/L，則原混合物中含銅g．

Answer 1

【答案】
（1）0.3L≤V＜0.42L
（2）3.2或14.4
【解析】解：（1）若固體恰好全部溶解，銅粉和三氧化二鐵的混合物是按如下反應進行： Fe2O3+3H2SO4=Fe2 （SO4）3+3H2O、Cu+Fe2 （SO4）3=2FeSO4+CuSO4總反應方程式為：Cu+Fe2O3+3H2SO4=CuSO4+2FeSO4+3H2O若Cu、Fe2O3按物質的量1：1混合，消耗的硫酸最少，則n（Cu）=n（Fe2O3）= =0.1mol，由方程式可知，需要硫酸為0.1mol×3=0.3mol，硫酸體積為 =0.3L，若混合物粉末全是Fe2O3 ， 消耗的硫酸最多，則發生：Fe2O3+3H2SO4=Fe2 （SO4）3+3H2O，n（Fe2O3）= =0.14mol，故消耗H2SO4為0.14 mol×3=0.42 mol，硫酸體積為 =0.42L，但銅的質量不可能為0，故有0.3L≤V＜0.42L，所以答案是：0.3L≤V＜0.42L；（2）溶液中n（Fe2+）=1L×0.1mol/L=0.1mol，則
Cu+Fe2O3+3H2SO4=CuSO4+2FeSO4+3H2O
0.05mol 0.05mol 0.1mol
若銅過量，過量的銅不與硫酸反應，則m （Fe2O3）=0.05 mol×160 g/mol=8.0 g，故m （Cu）=22.4 g﹣8.0 g=14.4 g；若Fe2O3過量，過量的Fe2O3將與H2SO4反應，則m （Cu）=0.05mol×64 g/mol=3.2g，所以答案是：3.2或14.4．