Question

把2.0mol/L CuSO₄溶液和1.0mol/L H₂SO₄溶液等體積混合（假設混合后溶液的體積等于混合前兩種溶液的體積之和）。計算：
（1）混合溶液中H⁺、Cu²⁺、SO₄^2－的物質的量濃度；
（2）向溶液中加入足量鐵粉，經足夠長的時間后，鐵粉有剩余，過濾，此時濾液中的Fe²⁺的物質的量濃度；
（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，加熱沉淀物至質量不再變化，得到紅棕色的殘渣。寫出沉淀和殘渣的化學式，并計算殘渣的質量（不計操作帶來的損失）。

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）

解析試題分析：(1)因為是等體積，所以設體積為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 因為鐵粉有剩余，知上述兩反映均完全反應，此時溶液中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＋，當加入硝酸，二價鐵會變為三價鐵，再加入氫氧化鈉溶液，就會生成Fe(OH)₃紅褐色沉淀，過濾，加熱就會生成鐵的氧化物Fe₂O₃。
取100ml濾液，這說明有50ml的CuSO₄溶液和50ml H₂SO₄溶液，這也可以算出二價鐵有0.15mol，根據2Fe^2＋—Fe₂O₃
2       160
0.15       x          x=12g
考點：物質的量濃度、鐵相關物質的性質
點評：此題考核了物質的量濃度的計算，以及以二價鐵三價鐵互相轉化為核心的計算，理解掌握好相關知識和關系，難度不大。