铁粉、铜粉混合物样品11.6 g,逐滴加入2.0 mol·L-1的硫酸溶液,充分反应后剩余固体质量随加入硫酸溶液体积变化如下表:
硫酸溶液/mL | 20.0 | 40.0 | 60.0 | 80.0 |
剩余固体/g | 9.36 | 7.12 | 4.88 | 3.20 |
请回答:
(1)样品中铁与铜的物质的量之比n(Fe)∶n(Cu)=________。
(2)在反应后的体系中,再加入4.0 mol·L-1的H2O2溶液25.0 mL,并加入足量硫酸溶液。充分反应后溶液中存在的各金属离子的物质的量分别是多少?
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答案 (1)3∶1 (2)Fe3+0.1 mol Fe2+0.05 mol Cu2+0.05 mol
解析 (1)由图表可知,最初20.0 mL稀硫酸溶解的Fe质量为11.6 g-9.36 g=2.24 g,而从60.0 mL到80.0 mL时溶解的Fe为4.88 g-3.20 g=1.68 g,说明剩余3.20 g固体全部是Cu,原混合物中Fe的质量为11.6 g-3.20 g=8.4 g,样品中铁与铜的物质的量之比为n(Fe)∶n(Cu)=∶
=3∶1。(2)在反应后的体系中,再加入4.0 mol·L-1的H2O2溶液25.0 mL,并加入足量硫酸溶液,应先溶解固体Cu,多余的H2O2氧化溶液中的Fe2+;H2O2的总物质的量为4.0 mol·L-1×0.025 L=0.1 mol;根据Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O,溶液里的Cu2+的物质的量为
=0.05 mol,溶解消耗的过氧化氢的物质的量为0.05 mol,再根据2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,可知氧化后溶液里的Fe3+的物质的量为(0.1 mol-0.05 mol)×2=0.1 mol,溶液里剩余的Fe2+的物质的量为
-0.1 mol=0.05 mol。
铁元素:
在元素周期表中的位置:铁的原子序数26,位于周期表中第四周期,第Ⅷ族。
(1)物理性质:银白色、有金属光泽,密度较大,熔点较高,硬度较小,具有导电、导热、延展性,可被磁铁吸引。
(2)化学性质:较活泼的金属,+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如:Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如:
注:铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化,但加热可以反应,且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物,如:
③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)
化学性质:
铁元素性质活泼,有较强的还原性。
铁的性质:
铁与稀硝酸的反应:
两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。
注意:
铁三角关系:
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