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(zhǎng)的時(shí)間后，鐵粉有剩余，過(guò)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(guò)濾，加熱沉淀物至質(zhì)量不再變化，得到紅棕色的殘?jiān)�．�?xiě)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(lái)的損失）．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專(zhuān)題：計(jì)算題

分析：（1）根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，據(jù)此計(jì)算混合溶液中CuSO₄和H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度；混合后溶液中c（H⁺）=2c（H₂SO₄）；溶液中硫酸根來(lái)源于硫酸銅與硫酸電離，故 c（SO₄^2-）═c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）；
（2）向溶液中加入鐵粉，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，鐵粉有剩余，則硫酸銅、硫酸都完全反應(yīng)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，故c（Fe²⁺）=c（SO₄^2-）；
（3）加入適量硝酸將亞鐵氧化鐵離子，再加入足量氫氧化鈉溶液，得到紅褐色沉淀是氫氧化鐵，加熱沉淀氫氧化鐵分解，生成氧化鐵，根據(jù)元素守恒，計(jì)算殘?jiān)�的質(zhì)量．

解答： 解：（1）把2.0mol?L^-1CuSO₄和1.0mol?L^-1H₂SO₄溶液等體積混合，根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則混合后溶液中c（CuSO₄）=

1

2

×1.0mol/L=1.0 mol/L，c（H₂SO₄）=

1

2

×1.0mol/L=0.5mol/L，
混合后溶液中c（H⁺）=2c（H₂SO₄）=2×0.5mol/L=1mol/L，
c（Cu²⁺）=c（CuSO₄）=1.0mol/L，溶液中硫酸根來(lái)源于硫酸銅與硫酸電離，故 c（SO₄^2-）=c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）=1mol/L+0.5mol/L=1.5mol/L，
答：c（H⁺）=1.0mol/L，c（Cu²⁺）=1.0mol/L，c（SO₄^2-）=1.5mol/L；
（2）向溶液中加入鐵粉，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，鐵粉有剩余，則硫酸銅、硫酸都完全反應(yīng)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為FeSO₄，故c（Fe²⁺）=c（SO₄^2-）=1.5mol/L，
答：c（Fe ²⁺）為1.5mol/L；
（3）加入適量硝酸將亞鐵氧化鐵離子，再加入足量氫氧化鈉溶液，得到紅褐色沉淀是氫氧化鐵，加熱沉淀氫氧化鐵分解，生成氧化鐵，m（Fe₂O₃）=

1

2

×1.5mol/L×0.1L×160g/mol=12g，答：沉淀和殘?jiān)�的化學(xué)式分別為Fe（OH）₃、Fe₂O₃；Fe₂O₃的質(zhì)量為12g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的量濃度的有關(guān)計(jì)算，比較基礎(chǔ)，注意對(duì)公式的理解與靈活運(yùn)用守恒，注意理解稀釋定律．