Question

（20分）

電子工業中常用一定濃度的FeCl₃溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板，制成印刷電路板。有關反應為：2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂

現將一塊敷有銅箔的絕緣板浸入8.00×10²mL某FeCl₃溶液A中，一段時間后，將該線路板取出，向所得溶液B中加入鐵粉m g，充分反應后剩余固體n g，將固體濾出并從濾液C（忽略反應前后溶液的體積變化）中取出20mL，向其中滴入3.00 mol•L^-1AgNO₃溶液60mL 時，溶液中的Cl^-恰好完全沉淀。請計算：

（1）       溶液A中FeCl₃的物質的量濃度。

（2）       假若鐵粉不再溶解，向溶液B中加入的鐵粉質量至少應當大于多少？

（3）       討論當剩余固體組成不同時m與n可能的取值范圍，先列式計算然后把結果填入下表

 

剩余固體的組成	m的取值范圍	n的取值范圍
只有銅
有鐵且有銅		(用含m的代數式表示)

（4）       當m=100.0，n=96.8時，溶液B中FeCl₂的物質的量濃度是多少？

Answer 1

（1）       設c(Cl^-)為X，根據Cl^-守恒可得：20.00 X＝3.00×60.00　

X＝9.00 mol•L^-1∴c(FeCl₃)=3.00 mol•L^-1             　　(4分)

（2）       判斷：Fe粉不再溶解時，Cl^-應全部以FeCl₂形式存在。

設此時至少應加入鐵粉的質量為Y

由守恒法可知：2FeCl₃ + Fe=3FeCl₂

2mol  1mol

2.4 mol  y/56mol       y=67.2g           (4分)

（3）       (8分)設絕緣板上敷有的銅為Z mol。

∵溶液A中含FeCl₃ 2.4 mol    ∴反應過程中有關量之間的關系為：

2FeCl₃   +  Cu =   2FeCl₂  +  CuCl₂　　

2Z mol     Z mol   2Z mol     Z mol

2FeCl₃    +   Fe  =  3FeCl₂

(2.4-2Z) mol  (1.2-Z) mol

CuCl₂  +  Fe  =  2FeCl₂  +  Cu

Z mol    Z mol             Z mol

討論：當剩余固體只有銅時，由極值法可知：

m_最小＝0，n_最小＝0

m_最大＝[(1.2－Z)+Z]×56＝67.2g ，n_最大＝n(FeCl₃)/2×64=76.8g

∴其取值范為：0<m≤67.2 　　0<n≤76.8

當剩余固體有鐵且有銅時，m必>67.2(即鐵過量)：

n與m之間的質量關系為：n=m－(1.2－Z) 56－56Z＋64Z

若Z為最大即Z＝n(FeCl₃)/2=1.2mol 　則n=m+9.6

　　　　　若Z為最小即Z＝0mol 　　         則n=m－67.2

∴其取值范為：m>67.2 　　m-67.2<n≤m+9.6

剩余固體的組成	m的取值范圍	n的取值范圍 (用含m的代數式表示)
只有銅	0<m≤67.2	0<n≤76.8
有鐵且有銅	m>67.2	m-67.2<n≤m+9.6

(4)把m=100.0，n=96.8代入n=m－(1.2－Z) 56－56Z＋64Z　　可得：Z＝1.00 mol

∴c(FeCl₂)=2Z mol/0.80L=2 mol/0.80L=2.50 mol•L^-1              (4分)