Question

10．將5.13gBa（OH）₂粉末加入100mL硫酸和鹽酸的混合溶液中，充分反應至沉淀不在生成時，過濾得干燥沉淀5.825g．取濾液20ml跟足量鐵粉反應，生成22.4ml（標準狀況下）氣體．計算：
（1）濾液的pH 
（2）原混合溶液中c（Cl^-）、c（SO₄^2-）

Answer 1

分析 （1）因為20ml濾液與足量鐵粉生成22.4ml氫氣，其中氫氣的物質的量為$\frac{22.4×0.001}{22.4}$=0.001mol，即20ml濾液中含有0.001×2=0.002mol氫離子，所以濾液中氫離子濃度為$\frac{0.002}{20×0.001}$=0.1mol/L，由此求溶液的pH；
（2）因為氫氧化鋇質量為5.13克，即0.03mol，而生成的硫酸鋇沉淀只有5.825克，即0.025mol，故原溶液中有硫酸根離子0.025mol，所以原混合液中硫酸根離子濃度為$\frac{0.025mol}{100×0.001L}$=0.25mol/L，因為Ba（OH）₂+H₂SO₄=BaSO₄ ↓+2H₂O，氫氧化鋇與硫酸反應后剩余0.005mol，0.005mol氫氧化鋇將與鹽酸完全反應，而后剩余的鹽酸可以與鐵完全反應生成0.001×5=0.005mol氫氣，這里氫離子的總和為0.005×2+0.005×2=0.02mol，由此分析求解．

解答 解：（1）因為20ml濾液與足量鐵粉生成22.4ml氫氣，其中氫氣的物質的量為$\frac{22.4×0.001}{22.4}$=0.001mol，即20ml濾液中含有0.001×2=0.002mol氫離子，所以濾液中氫離子濃度為$\frac{0.002}{20×0.001}$=0.1mol/L，所以濾液pH為 pH=-lg0.1=1．即濾液pH為1，
答：濾液的pH為1；
（2）因為氫氧化鋇質量為5.13克，即0.03mol，而生成的硫酸鋇沉淀只有5.825克，即0.025mol，故原溶液中有硫酸根離子0.025mol，所以原混合液中硫酸根離子濃度為$\frac{0.025mol}{100×0.001L}$=0.25mol/L，因為Ba（OH）₂+H₂SO₄=BaSO₄ ↓+2H₂O，氫氧化鋇與硫酸反應后剩余0.005mol，0.005mol氫氧化鋇將與鹽酸完全反應，而后剩余的鹽酸可以與鐵完全反應生成0.001×5=0.005mol氫氣，這里氫離子的總和為0.005×2+0.005×2=0.02mol，因為這里的氫離子全由鹽酸提供，即氯離子也是0.02mol，
故氯離子濃度為$\frac{0.02}{100×0.001}$=0.2mol/L，
答：原混合液中氯離子濃度為 0.2mol/L，硫酸根離子的濃度為0.25mol/L．

點評 本題考查化學方程式的計算，難度中等，清楚發生的反應是關鍵，注意根據離子方程式計算生成氫離子的物質的量．