Question

10．将5.13gBa（OH）₂粉末加入100mL硫酸和盐酸的混合溶液中，充分反应至沉淀不在生成时，过滤得干燥沉淀5.825g．取滤液20ml跟足量铁粉反应，生成22.4ml（标准状况下）气体．计算：
（1）滤液的pH 
（2）原混合溶液中c（Cl^-）、c（SO₄^2-）

Answer 1

分析 （1）因为20ml滤液与足量铁粉生成22.4ml氢气，其中氢气的物质的量为$\frac{22.4×0.001}{22.4}$=0.001mol，即20ml滤液中含有0.001×2=0.002mol氢离子，所以滤液中氢离子浓度为$\frac{0.002}{20×0.001}$=0.1mol/L，由此求溶液的pH；
（2）因为氢氧化钡质量为5.13克，即0.03mol，而生成的硫酸钡沉淀只有5.825克，即0.025mol，故原溶液中有硫酸根离子0.025mol，所以原混合液中硫酸根离子浓度为$\frac{0.025mol}{100×0.001L}$=0.25mol/L，因为Ba（OH）₂+H₂SO₄=BaSO₄ ↓+2H₂O，氢氧化钡与硫酸反应后剩余0.005mol，0.005mol氢氧化钡将与盐酸完全反应，而后剩余的盐酸可以与铁完全反应生成0.001×5=0.005mol氢气，这里氢离子的总和为0.005×2+0.005×2=0.02mol，由此分析求解．

解答 解：（1）因为20ml滤液与足量铁粉生成22.4ml氢气，其中氢气的物质的量为$\frac{22.4×0.001}{22.4}$=0.001mol，即20ml滤液中含有0.001×2=0.002mol氢离子，所以滤液中氢离子浓度为$\frac{0.002}{20×0.001}$=0.1mol/L，所以滤液pH为 pH=-lg0.1=1．即滤液pH为1，
答：滤液的pH为1；
（2）因为氢氧化钡质量为5.13克，即0.03mol，而生成的硫酸钡沉淀只有5.825克，即0.025mol，故原溶液中有硫酸根离子0.025mol，所以原混合液中硫酸根离子浓度为$\frac{0.025mol}{100×0.001L}$=0.25mol/L，因为Ba（OH）₂+H₂SO₄=BaSO₄ ↓+2H₂O，氢氧化钡与硫酸反应后剩余0.005mol，0.005mol氢氧化钡将与盐酸完全反应，而后剩余的盐酸可以与铁完全反应生成0.001×5=0.005mol氢气，这里氢离子的总和为0.005×2+0.005×2=0.02mol，因为这里的氢离子全由盐酸提供，即氯离子也是0.02mol，
故氯离子浓度为$\frac{0.02}{100×0.001}$=0.2mol/L，
答：原混合液中氯离子浓度为 0.2mol/L，硫酸根离子的浓度为0.25mol/L．

点评 本题考查化学方程式的计算，难度中等，清楚发生的反应是关键，注意根据离子方程式计算生成氢离子的物质的量．