Question

【題目】工業廢電路板的銅常用FeCl3溶液來溶解處理回收。現將一塊電路板浸泡在100 mLFeCl3溶液中使銅全部溶解(電路板上其他物質均不發生反應)，測得電路板質量減少了3.2 g，在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反應，過濾干燥固體，固體質量比加入的Fe粉質量減少了2.4g。

請計算：

(1)浸泡液中的溶質是__________(寫化學式) 。

(2)參與反應的鐵的質量是__________g。

(3)假設溶液的體積不變，最后所得溶液中c(Fe2＋)＝__________mol·L－1。

Answer 1

【答案】FeCl3、FeCl2、CuCl2 5.6 3

【解析】

銅與FeCl3溶液反應會生成FeCl2與CuCl2，發生的化學反應為：①Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；加入鐵粉后發生的反應有：②Fe+2Fe3+=3Fe2+；③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；根據元素守恒法及物質之間的轉化關系分析作答。

（1）銅與FeCl3溶液反應會生成FeCl2與CuCl2，發生的化學反應為：①Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，電路板質量減少了3.2 g，則參與反應的銅的質量為3.2g，銅的物質的量n(Cu)==0.05mol，生成的Fe2+的物質的量n1(Fe)= 2n(Cu)=0.1mol；在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反應，過濾干燥固體，固體質量比加入的Fe粉質量減少了2.4g。若鐵粉只與生成的氯化銅反應會生成銅單質與氯化亞鐵，則固體質量會增加，可見浸泡液中還有反應剩余的氯化鐵，因此浸泡液的溶質有FeCl3、FeCl2、CuCl2，故答案為：FeCl3、FeCl2、CuCl2；

（2）加入鐵粉后發生的反應有：②Fe+2Fe3+=3Fe2+，③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，根據銅元素守恒可知，參加反應的銅的物質的量為0.05mol，與銅反應時固體質量增加為x g，則

Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ △m

56 64 8

3.2 x

解得x=0.4

該反應生成的Fe2+的物質的量為n3(Fe2+)= n(Cu2+)= n(Cu)=0.05mol

反應的Fe的質量m3(Fe)=0.05mol56g/mol=2.8g

則反應②中固體質量減少應為2.4g+0.4g=2.8g，即消耗的Fe粉的質量m2(Fe)=2.8g，總的消耗的鐵粉的質量m(Fe)= m3(Fe)+ m3(Fe)=2.8g+2.8g=5.6g，故答案為：5.6；

（3）上述反應②Fe+2Fe3+=3Fe2+中n2(Fe)==0.05mol，根據關系式Fe3Fe2+可得生成的Fe2+的物質的量為n2(Fe2+)=3n2(Fe)=0.15mol，那么總的Fe2+的物質的量= n1(Fe2+)+ n2(Fe2+)+ n3(Fe2+)=0.1mol+0.15mol+0.05mol=0.3mol，則c(Fe2+)==3mol/L，故答案為：3。