Question

18．有关物质的量的计算是高中化学定量分析的基础：
（1）200ml Fe₂（SO₄）₃溶液中含Fe³⁺56g，溶液中SO₄^2-的物质的量浓度是7.5mol/L
（2）同温同压下，容器A中HCl与容器B中NH₃所含原子数相等，容器A与容器B的体积之比是2：1
（3）某小组将铁屑放入一定浓度的硫酸中并不断搅拌，即可制得硫酸亚铁溶液．现欲将5.6gFe完全溶解，加水后得200mL溶液．请计算（写出计算过程）：
①生成的气体在标准状况下的体积．
②所得硫酸亚铁溶液的物质的量浓度．
③取100mL上述硫酸亚铁溶液，加水稀释至0.1mol/L，求稀释后硫酸亚铁溶液的体积．．

Answer 1

分析 （1）根据化学式Fe₂（SO₄）₃可知，溶液中n（SO₄^2-）=$\frac{3}{2}$n（Fe³⁺），根据n=$\frac{m}{M}$计算56gFe³⁺的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算溶液中SO₄^2-的物质的量浓度；
（2）同温同压下，气体的V_m相等，容器A中HCl与容器B中NH₃所含原子数相等，则分子数之比为2；1，结合n=$\frac{N}{{N}_{A}}$=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算；
（3）依据方程式计算生成氢气的物质的量，然后转化为标况下体积；计算消耗的硫酸的物质的量，依据C=$\frac{n}{V}$计算硫酸的物质的量浓度；稀释前后溶质的物质的量不变．

解答 解：（1）56gFe³⁺的物质的量为$\frac{56g}{56g/mol}$=1mol，溶液中n（SO₄^2-）=$\frac{3}{2}$n（Fe³⁺）=$\frac{3}{2}$×1mol=1.5mol，所以溶液中SO₄^2-的物质的量浓度$\frac{1.5mol}{0.2L}$=7.5mol/L，故答案为：7.5mol/L；
（2）同温同压下，气体的V_m相等，容器A中HCl与容器B中NH₃所含原子数相等，则分子数之比为2；1，由n=$\frac{N}{{N}_{A}}$=$\frac{V}{{V}_{m}}$可知，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，为2：1，故答案为：2：1；
（3）Fe的物质的量为$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
 1          1    1
0.1mol n（FeSO₄） n（H₂）
解得：n（FeSO₄）=n（H₂）=0.1mol；
生成氢气在标准状况下的体积V=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
FeSO₄的物质的量浓度C=$\frac{0.1mol}{0.2L}$=0.5mol/L；
设稀释后体积为V，根据稀释前后溶质的物质的量不变，得0.5mol/L×100mL=0.1mol/L×V，解之得V=500mL，
故答案为：①生成的气体在标准状况下的体积为：2.24L；②所得硫酸亚铁溶液的物质的量浓度为0.5 mol/L；  ③稀释后硫酸亚铁溶液的体积500mL．

点评 本题考查了有关方程式的计算及相关物质的量的计算，难度不大，（1）根据化学式判断铁离子与硫酸根的关系是解题关键．