Question

把2.0mol/L CuSO₄溶液和1.0mol/L H₂SO₄溶液等体积混合（假设混合后溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之和）。计算：

（1）混合溶液中H⁺、Cu²⁺、SO₄^2－的物质的量浓度；

（2）向溶液中加入足量铁粉，经足够长的时间后，铁粉有剩余，过滤，此时滤液中的Fe²⁺的物质的量浓度；

（3）取100mL该滤液，向其中加入适量硝酸，再加入足量氢氧化钠溶液，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再变化，得到红棕色的残渣。写出沉淀和残渣的化学式，并计算残渣的质量（不计操作带来的损失）。

Answer

（1）c(H+)＝1.0mol/L，c（Cu2+）＝1.0mol/L，c（SO42－）＝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】

试题分析：(1)因为是等体积，所以设体积为1L, n(CuSO4)=2.0mol/L×1L="2.0mol" n(H2SO4)=1.0mol/L×1L="1.0mol" 假如混合后总体积不变，则c(CuSO4)=2.0mol/2L=1.0mol/L

c(H2SO4)="1.0mol/2L=0.5mol/L"

c(Cu2＋)=c(CuSO4)=1.0mol/L

c(H+)=2c(H2SO4)=0.5mol/L×2="1mol/L"

c(SO42－)=[n(CuSO4)+n(H2SO4)]/V="3.0mol/2L=1.5mol/L"

（2）Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu  Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2 因为铁粉有剩余，知上述两反映均完全反应，此时溶液中nFeSO4=1.0mol＋2.0mol=3.0mol 

故浓度为3.0mol/2L=1.5mol/L

（3）滤液中含着Fe2＋，当加入硝酸，二价铁会变为三价铁，再加入氢氧化钠溶液，就会生成Fe(OH)3红褐色沉淀，过滤，加热就会生成铁的氧化物Fe2O3。

取100ml滤液，这说明有50ml的CuSO4溶液和50ml H2SO4溶液，这也可以算出二价铁有0.15mol，根据2Fe2＋—Fe2O3

2       160

0.15       x          x=12g

考点：物质的量浓度、铁相关物质的性质