某硫酸铜,硫酸铁,稀硫酸的混合溶液100ml,已知溶液中阳离子的浓度相同（不考虑水解）,且硫酸根离子的物质的量浓度为6mol/L,则此溶液最多溶解铁粉的质量为

题目

某硫酸铜,硫酸铁,稀硫酸的混合溶液100ml,已知溶液中阳离子的浓度相同（不考虑水解）,且硫酸根离子的物质的量浓度为6mol/L,则此溶液最多溶解铁粉的质量为
答案是22.4g
求详解

答案

溶液中会相继发生以下化学反应：
Fe + Fe2(SO4)3 == 3 FeSO4
Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu
Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2
当溶液中硫酸铁、硫酸铜、稀硫酸完全反应时,所消耗的铁是最多的,溶解的铁也是最多的.
方法一：溶液中三种阳离子溶度相同（不考虑水解）设他们的浓度为 c ,根据电荷守恒有：
c *(1+2+3) == 6 mol /L * 2
c == 2 mol / L
则 n(H2SO4) = 1 mol / L * 0.1 L = 0.1 mol 由方程式知,它消耗的Fe为0.1mol.
n(CuSO4) = 2mol / L * 0.1 L = 0.2mol 由方程式知,它消耗的Fe为0.2mol.
n[Fe2(SO4) 3]= 1 mol / L * 0.1 L = 0.1 mol 由方程式知,它消耗的Fe为0.1mol.
所以溶液中最多共溶解铁的质量为：0.4 mol * 56 g / mol = 22.4 g
方法二：有上述方程式知最后溶液中溶质只有 FeSO4 ,而这些铁元素有两个来源,一部分是反应中新溶解的,另一部分是原来溶液中硫酸铁中的.所以溶解的铁等于总的铁减去原溶液中的铁.
由FeSO4 知,总铁n(Fe2+) = n(SO4 2-) = 6mol / L * 0.1 L = 0.6 mol
溶液中三种阳离子溶度相同（不考虑水解）设他们的浓度为 c ,根据电荷守恒有：
c *(1+2+3) == 6 mol /L * 2
c == 2 mol / L
所以 原溶液中的铁 n(Fe3+) = 2 mol / L * 0.1 L = 0.2 mol
那么溶解的铁最多为：n(Fe) = 0.6 mol - 0.2 mol = 0.4 mol
质量为：m( Fe) = 0.4 mol * 56 g / mol = 22.4 g
答：溶液中最多溶解铁22.4 g.