Question

將Cu、Fe、Zn三種金屬等質(zhì)量混合，取其混合物W g加入FeCl₃和鹽酸的混合溶液中，充分反應(yīng)。

（1）若無固體粉末剩余，則溶液中陽離子一定有______________，可能還有____________。

（2）若剩余固體粉末為W g，則溶液中的陽離子一定有____________，可能還有____________，一定沒有_________________。

（3）若剩余固體粉末為W g，則在溶液中陽離子一定有______________，一定沒有_____________。

Answer 1

（1）Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺    Fe³⁺、H⁺

（2）Fe²⁺、Zn²⁺    H⁺    Fe³⁺、Cu²⁺

（3）Zn²⁺、Fe²⁺    H⁺、Fe³⁺、Cu²⁺

解析：涉及的離子方程式為：

Zn+2H⁺====Zn²⁺+H₂↑

Fe+2H⁺====Fe²⁺+H₂↑

Zn+2Fe³⁺====2Fe²⁺+Zn²⁺

Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺

Cu+2Fe³⁺====2Fe²⁺+Cu²⁺

若金屬過量，還會有如下反應(yīng)發(fā)生：

Zn+Cu²⁺====Zn²⁺+Cu，Zn+Fe²⁺====Zn²⁺+Fe，F(xiàn)e+Cu²⁺====Fe²⁺+Cu

上述反應(yīng)的發(fā)生隱含著氧化還原強(qiáng)弱的次序：氧化性Fe³⁺＞H⁺，還原性Zn＞Fe＞Cu。

（1）若無固體粉末剩余，以上前5個反應(yīng)都會發(fā)生，故推知溶液中陽離子一定有Fe²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺，可能還有Fe³⁺、H⁺。

（2）若剩余固體粉末為W g，則消耗的W g是Fe和Zn，而剩余固體只能是Cu，因?yàn)镃u的還原性在三種金屬中最弱，所以有Cu存在，溶液中就一定沒有Fe³⁺；又因W g未參加反應(yīng)，溶液中無Cu²⁺。故推知溶液中陽離子一定有Fe²⁺、Zn²⁺，可能還有H⁺，一定沒有Fe³⁺、Cu²⁺。

（3）若剩余固體粉末W g，固體只反應(yīng)了W g。因W g＜W g，說明反應(yīng)中Zn尚未反應(yīng)完，Zn有剩余（因?yàn)閆n、Fe、Cu各為W g）。既然金屬都有剩余，溶液中一定沒有H⁺、Fe³⁺，也不可能有Cu²⁺，溶液中一定有Zn²⁺、Fe²⁺。當(dāng)然，這里還必須注意的是，Zn有剩余，Zn會不會把Fe²⁺還原成Fe，而導(dǎo)致溶液中不存在Fe²⁺呢？可以進(jìn)行如下討論：

設(shè)需Zn的質(zhì)量為x。若Zn把Fe²⁺全部還原成Fe，則：

3Zn+2Fe³⁺====3Zn²⁺+2Fe    Δm

195 g                            112 g   83 g

x                                             W g

解得：x=W g＞W g

所以，Zn不可能把Fe²⁺全部變成Fe。故當(dāng)剩余固體粉末W g時(shí)，在溶液中的陽離子一定有Zn²⁺、Fe²⁺，一定沒有H⁺、Fe³⁺、Cu²⁺。