Question

3．将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合液中，若铜片完全溶解时（不考虑盐的水解及溶液体积的变化），溶液中的Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH=1．
（1）原混合液中硫酸铁的物质的量为0.015mol；
（2）反应后溶液中SO${\;}_{4}^{2-}$的物质的量浓度为0.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）发生反应：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，可知溶液中Fe²⁺浓度为Cu²⁺的2倍，结合溶液pH计算溶液中各离子浓度，再根据n=cV计算反应后溶液中n（Fe²⁺）、n（Fe³⁺），根据Fe原子守恒计算硫酸铁的物质的量；
（2）根据电荷守恒：2c（SO₄^2-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+2c（Cu²⁺）+c（H⁺）．

解答 解：（1）Cu与硫酸铁反应，与硫酸不反应，反应后溶液pH=1，
由离子浓度相等，可知反应溶液中c（Fe³⁺）=c（Cu²⁺）=c（H⁺）=0.1mol/L，
发生反应：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，可知溶液中c（Fe²⁺）=2c（Cu²⁺）=0.2mol/L，
则溶液中n（Fe²⁺）+n（Fe³⁺）=0.1L×0.2mol/L+0.1L×0.1mol/L=0.03mol，
根据Fe原子守恒，Fe₂（SO₄）₃的物质的量为$\frac{0.03mol}{2}$=0.015mol，
故答案为：0.015；
（2）根据电荷守恒：2c（SO₄^2-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+2c（Cu²⁺）+c（H⁺）=2×0.2mol/L+3×0.1mol/L+2×0.1mol/L+0.1mol/L，解得c（SO₄^2-）=0.5mol/L，
故答案为：0.5．

点评 本题考查混合物反应的有关计算，明确发生的反应即可解得，（2）中注意电荷守恒的应用，侧重考查学生分析计算与灵活运用知识的能力．