Question

8．把2.0mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液和2.0mol/L H₂SO₄等体积混合（假设混合后溶液的体积等于混合前溶液的体积之和）．计算：（写出计算过程）
（1）混合液中Fe³⁺的物质的量浓度； 
（2）混合液中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度；
（3）向溶液中加入足量铁粉，经足够长时间后，铁粉有剩余，求此时溶液中FeSO₄的物质的量浓度．（已知加入铁粉时先发生Fe+Fe₂（SO₄）₃=3Fe SO₄  反应，后发生Fe+H₂SO₄=Fe SO₄+H₂）
（4）假设混和后的溶液为2L，加入一定量Fe粉后放出H₂在标准状况下的体积为16.8L，求最终溶液中H⁺物质的量浓度．

Answer 1

分析 （1）2.0 mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液中Fe³⁺的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，据此计算；
（2）2.0 mol/L H₂SO₄溶液中H⁺的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，据此计算混合后c（H⁺）；
混合后为Fe₂（SO₄）₃、H₂SO₄的混合溶液，溶液中2c（SO₄^2-）=3c（Fe³⁺）+c（H⁺），据此计算．
（3）根据硫酸根守恒c（FeSO₄）=c（SO₄^2-）．
（4）标准状况下16.8LH₂的物质的量为0.75mol，根据H原子守恒可知溶液中H⁺浓度减小为00.75mol/L，据此计算．

解答 解：（1）2.0 mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液中Fe³⁺的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，则等体积混合后，溶液中Fe³⁺的物质的量浓度c（Fe³⁺）=$\frac{1}{2}$×4mol/L=2mol/L，
答：溶液中Fe³⁺的物质的量浓度为2mol/L；
（2）2.0 mol/L H₂SO₄溶液中H⁺的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，则等体积混合后，溶液中H⁺的物质的量浓度c（H⁺）=$\frac{1}{2}$×4mol/L=2mol/L，
溶液中2c（SO₄^2-）=3c（Fe³⁺）+c（H⁺）=3×2mol/L+2mol/L=8mol/L，所以c（SO₄^2-）=4mol/L，
答：溶液中H⁺的物质的量浓度为2mol/L；SO₄^2-的物质的量浓度为4mol/L；
（3）根据硫酸根守恒c（FeSO₄）=c（SO₄^2-）=4mol/L，
答：溶液中FeSO₄的物质的量浓度为4mol/L；
（4）标准状况下16.8LH₂的物质的量为0.75mol，根据H原子守恒可知溶液中H⁺浓度减小为$\frac{0.75mol×2}{2L}$=0.75mol/L，最终溶液中H⁺物质的量浓度为2mol/L-0.75mol/L=1.25mol/L，
答：最终溶液中H⁺物质的量浓度为1.25mol/L．

点评 本题考查物质的量浓度的计算，涉及定义法、稀释定律、电荷守恒、元素守恒等方法，难度中等，注意守恒思想的运用．