Question

把2.0mol/L CuSO₄溶液和1.0mol/L H₂SO₄溶液等體積混合（假設(shè)混合后溶液的體積等于混合前兩種溶液的體積之和）。計(jì)算：
（1）混合溶液中H⁺、Cu²⁺、SO₄^2－的物質(zhì)的量濃度；
（2）向溶液中加入足量鐵粉，經(jīng)足夠長的時(shí)間后，鐵粉有剩余，過濾，此時(shí)濾液中的Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度；
（3）取100mL該濾液，向其中加入適量硝酸，再加入足量氫氧化鈉溶液，有紅褐色沉淀生成。過濾，加熱沉淀物至質(zhì)量不再變化，得到紅棕色的殘?jiān)�。寫出沉淀和殘�(jiān)�的化學(xué)式，并計(jì)算殘?jiān)�的質(zhì)量（不計(jì)操作帶來的損失）。

Answer 1

（1）c(H⁺)＝1.0mol/L，c（Cu²⁺）＝1.0mol/L，c（SO₄^2－）＝1.5mol/L；（2分*3）
（2）c（Fe ²⁺）＝1.5mol/L（3分）；
（3）Fe(OH)₃、Fe₂O₃（各1分）；m（Fe₂O₃）＝12g（4分）

試題分析：(1)因?yàn)槭堑润w積，所以設(shè)體積為1L, n(CuSO₄)=2.0mol/L×1L="2.0mol" n(H₂SO₄)=1.0mol/L×1L="1.0mol" 假如混合后總體積不變，則c(CuSO₄)=2.0mol/2L=1.0mol/L
c(H₂SO₄)="1.0mol/2L=0.5mol/L"
c(Cu^2＋)=c(CuSO₄)=1.0mol/L
c(H+)=2c(H₂SO₄)=0.5mol/L×2="1mol/L"
c(SO₄^2－)=[n(CuSO₄)+n(H₂SO₄)]/V="3.0mol/2L=1.5mol/L"
（2）Fe＋CuSO₄=FeSO₄＋Cu  Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂ 因?yàn)殍F粉有剩余，知上述兩反映均完全反應(yīng)，此時(shí)溶液中nFeSO₄=1.0mol＋2.0mol=3.0mol 
故濃度為3.0mol/2L=1.5mol/L
（3）濾液中含著Fe^2＋，當(dāng)加入硝酸，二價(jià)鐵會(huì)變?yōu)槿齼r(jià)鐵，再加入氫氧化鈉溶液，就會(huì)生成Fe(OH)₃紅褐色沉淀，過濾，加熱就會(huì)生成鐵的氧化物Fe₂O₃。
取100ml濾液，這說明有50ml的CuSO₄溶液和50ml H₂SO₄溶液，這也可以算出二價(jià)鐵有0.15mol，根據(jù)2Fe^2＋—Fe₂O₃
2       160
0.15       x          x=12g
點(diǎn)評(píng)：此題考核了物質(zhì)的量濃度的計(jì)算，以及以二價(jià)鐵三價(jià)鐵互相轉(zhuǎn)化為核心的計(jì)算，理解掌握好相關(guān)知識(shí)和關(guān)系，難度不大。