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

（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）

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(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Fe^2＋，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2Fe^2＋—Fe₂O₃
2       160
0.15       x          x=12g
点评：此题考核了物质的量浓度的计算，以及以二价铁三价铁互相转化为核心的计算，理解掌握好相关知识和关系，难度不大。