Question

3．向30mLFeSO₄和CuSO₄的混合物（其中SO₄^2-的物質的量濃度為0.1mol•L^-1）中投入少量鋅粉充分反應，反應后溶液中不含Cu²⁺，剩余Fe²⁺的物質的量是溶液中Zn²⁺的物質的量的一半，求投入鋅粉的質量是多少克？

Answer 1

分析 設出混合物中硫酸亞鐵、硫酸銅及投入鋅的物質的量，根據(jù)化學式可知，硫酸亞鐵和硫酸銅的物質的量之和=硫酸根離子的物質的量，然后結合反應方程式及“剩余Fe²⁺的物質的量是溶液中Zn²⁺的物質的量的一半”列式計算出鋅的物質的量，最后根據(jù)m=nM計算出其質量．

解答 解：剩余Fe²⁺的物質的量是溶液中Zn²⁺的物質的量的一半，說明亞鐵離子部分被還原，則銅離子完全被還原成銅，
設FeSO₄的物質的量為y mol，CuSO₄的物質的量為x mol，投入的Zn為z mol，
根據(jù)反應Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄可知反應后生成xmol鋅離子，消耗了xmol鋅，剩余鋅的物質的量為：（z-x）mol，
根據(jù)反應Zn+FeSO₄=Fe+ZnSO₄可知，剩余Zn還原亞鐵離子的物質的量為：（z-x）mol，剩余的亞鐵離子的物質的量為：ymol-（z-x）mol=（x+y-z）mol，
剩余的2價鐵離子的物質的量的是溶液中鋅離子的物質的量的一半，則=（x+y-z）mol=0.5z，即：x+y=1.5Z，
 30mLFeSO₄和CuSO₄的混合物（其中SO₄^2-的物質的量濃度為0.1mol•L^-1），則亞鐵離子和銅離子的總物質的量=n（SO₄^2-）=0.1mol/L×0.03L=0.003mol，
則：x+y=0.003mol=1.5z，
z=$\frac{0.003mol}{1.5}$=0.002mol，
所以加入鋅的質量為：65g/mol×0.002mol=0.13g，
答：投入鋅粉的質量為0.13g．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應原理為解答關鍵，注意掌握積累有關混合物反應的計算的方法與技巧，試題側重考查學生的分析能力及化學計算能力．