Question

将某CuO和铜粉的混合物样品加入到混有H₂SO₄的Fe₂（SO₄）₃溶液中，样品完全溶解时，溶液中Fe³⁺，Fe²⁺，Cu²⁺，H⁺的量之比为1：4：3：1（不考虑盐的水解及体积变化），若测得反应后溶液的pH=1，则原溶液中H₂SO₄的物质的量浓度是多少？

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：先根据溶液的pH计算出溶液中氢离子的浓度，然后根据电荷守恒及溶液中Fe³⁺，Fe²⁺，Cu²⁺，H⁺的量之比计算出溶液中硫酸根离子的浓度，再根据铁元素质量守恒计算出铁离子的物质的浓度及硫酸铁中硫酸根离子的浓度，最后计算出硫酸的物质的量浓度即可．

解答： 解：溶液的pH=1，则氢离子浓度为：c（H⁺）=0.1mol/L，根据c=

n

V

可知，物质的量之比等于物质的量浓度之比，则反应后的溶液中c（Fe³⁺）=c（H⁺）=0.1mol/L，c（Fe²⁺）=4c（H⁺）=0.4mol/L，c（Cu²⁺）=3c（H⁺）=0.3mol/L，硫酸根离子的浓度为c（SO₄^2-），根据电荷守恒可得：3c（Fe³⁺）+c（H⁺）+2c（Fe²⁺）+2c（Cu²⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），由于氢氧根离子浓度很小，可以忽略不计，所以溶液中硫酸根离子浓度为：c（SO₄^2-）=

1

2

[3c（Fe³⁺）+c（H⁺）+2c（Fe²⁺）+2c（Cu²⁺）]=

1

2

×[0.1mol/L×3+0.4mol/L×2+0.1mol/L×1+0.3mol/L×2]=0.9mol/L，
根据铁元素守恒，总的铁离子的物质的量浓度为：0.1mol/L+0.4mol/L=0.5mol/L，则原硫酸铁中硫酸根离子的浓度为：0.5mol/L×

3

2

=0.75mol/L，硫酸的物质的量浓度为：0.9mol/L-0.75mol/L=0.15mol/L，
答：原溶液中H₂SO₄的物质的量浓度为0.15mol/L．

点评：本题考查了有关混合物组成的计算，题目难度中等，注意掌握溶液pH与氢离子浓度的关系，明确电荷守恒、质量守恒定律在化学计算中的应用方法．