Question

8．把1L 1.0mol/LCuSO₄和1L 0.5mol/LH₂SO₄溶液混合（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）混合液中CuSO₄溶液的物质的量浓度；
（2）混合液中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度
（3）向混合溶液中加入多少g铁粉，可以使溶液质量保持不变．

Answer 1

分析 （1）根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，据此计算混合溶液中CuSO₄的物质的量浓度；
（2）混合后溶液中c（H⁺）=2c（H₂SO₄）、c（Cu²⁺）=c（CuSO₄），溶液中硫酸根来源于硫酸铜与硫酸电离，故 c（SO₄^2-）═c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）；
（3）混合液中加入铁粉后，铜离子优先反应，根据铜离子的物质的量利用差量法计算出溶液增加的质量；若要使溶液质量不变，则氢离子与铁反应使溶液增加的质量一定与铜离子与铁反应时溶液增加的质量，据此计算出消耗铁粉的总质量．

解答 解：（1）把1L 1.0mol/LCuSO₄和1L 0.5mol/LH₂SO₄溶液混合，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，则混合后溶液中c（CuSO₄）=$\frac{1.0mol/L×1L}{2L}$=0.5 mol/L，
答：混合液中CuSO₄ 的物质的量浓度为0.5mol/L；
（2）混合液中硫酸的浓度为：c（H₂SO₄）=$\frac{0.5mol/L×1L}{2L}$=0.25mol/L，混合后溶液中的c（H⁺）=2c（H₂SO₄）=2×0.25mol/L=0.5mol/L；
溶液中硫酸根离子来源于硫酸铜与硫酸电离，则c（SO₄^2-）═c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）=0.5mol/L+0.25mol/L=0.75mol/L，
答：混合后溶液中c（H⁺）=0.5mol/L，c（SO₄^2-）=0.75mol/L；
（3）向混合液中加入铁粉后，铜离子优先反应，混合液中含有铜离子的物质的量为：n（Cu²⁺）=0.5mol/L×2L=1mol，
则铜离子与铁完全反应使溶液增加的质量为：
  Fe～Cu～△m，
1mol 1mol  8g
n（Fe）1mol  m
m=8g，消耗的Fe为1mol，质量为：56g/mol×1mol=56g；
若要使溶液质量不变，则铁与氢离子反应中使溶液减少的质量为8g，
 Fe～H₂～△m
 56  2   54  
 m（Fe） 8g
需要氢离子消耗的铁的质量为：m（Fe）=$\frac{56×8g}{54}$≈8.3g，
所以总共消耗铁的质量为：56g+8.3g=64.3g，
答：向混合溶液中加入64.3g铁粉，可以使溶液质量保持不变．

点评 本题考查物质的量浓度的有关计算，题目难度中等，注意对公式的理解与灵活运用，注意理解稀释定律，（3）注意利用差量法进行计算，试题培养了学生的化学计算能力．