Question

在2L含H₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中，加入22.4g铁粉，充分反应后过滤，得到12.0g不溶物，此时滤液中含0.3mol Fe²⁺．计算：原混合溶液中H₂SO₄的物质的量浓度及CuSO₄的物质的量浓度．

Answer 1

分析：可能发生反应Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，参加反应的n（Fe）=n（Fe²⁺）=0.3mol，故参加反应的Fe的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g＜22.4g，故Fe有剩余，原溶液中的H₂SO₄、CuSO₄均已全部被耗尽，有Cu析出，剩余Fe的质量=22.4g-16.8g=5.6g，则12.0g不溶物中Cu为12.0g-5.6g=6.4g，结合n（Cu）、n_反应（Fe）根据方程式计算原混合溶液中H₂SO₄的物质的量、CuSO₄的物质的量，再根据定义计算．

解答：解：参加反应的n（Fe）=n（Fe²⁺）=0.3mol，故参加反应的Fe的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g＜22.4g，故Fe有剩余，所以原溶液中的H₂SO₄、CuSO₄均已全部被耗尽，故有Cu析出，
剩余Fe的质量=22.4g-16.8g=5.6g，则12.0g不溶物中Cu为12.0g-5.6g=6.4g，n（Cu）=

6.4g

64g/mol

=0.1mol，则：
   Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
0.1mol 0.1mol    0.1mol
与硫酸反应的Fe的物质的量为0.3mol-0.1mol=0.2mol，则：
   Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、
0.2mol 0.2mol，
故原混合溶液中c（H₂SO₄）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L、c（CuSO₄）=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，
答：原混合溶液中c（H₂SO₄）=0.1mol/L、c（CuSO₄）=0.05mol/L．

点评：本题考查混合物的有关计算、根据方程式进行的计算，难度不大，判断铁有剩余、硫酸与硫酸铜完全反应是解题关键，也可以根据守恒法计算．