Question

8．把2.0mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液和2.0mol/L H₂SO₄等體積混合（假設混合后溶液的體積等于混合前溶液的體積之和）．計算：（寫出計算過程）
（1）混合液中Fe³⁺的物質的量濃度； 
（2）混合液中H⁺、SO₄^2-的物質的量濃度；
（3）向溶液中加入足量鐵粉，經足夠長時間后，鐵粉有剩余，求此時溶液中FeSO₄的物質的量濃度．（已知加入鐵粉時先發(fā)生Fe+Fe₂（SO₄）₃=3Fe SO₄  反應，后發(fā)生Fe+H₂SO₄=Fe SO₄+H₂）
（4）假設混和后的溶液為2L，加入一定量Fe粉后放出H₂在標準狀況下的體積為16.8L，求最終溶液中H⁺物質的量濃度．

Answer 1

分析 （1）2.0 mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液中Fe³⁺的物質的量濃度為4mol/L，根據稀釋定律，稀釋前后溶質的物質的量不變，據此計算；
（2）2.0 mol/L H₂SO₄溶液中H⁺的物質的量濃度為4mol/L，根據稀釋定律，稀釋前后溶質的物質的量不變，據此計算混合后c（H⁺）；
混合后為Fe₂（SO₄）₃、H₂SO₄的混合溶液，溶液中2c（SO₄^2-）=3c（Fe³⁺）+c（H⁺），據此計算．
（3）根據硫酸根守恒c（FeSO₄）=c（SO₄^2-）．
（4）標準狀況下16.8LH₂的物質的量為0.75mol，根據H原子守恒可知溶液中H⁺濃度減小為00.75mol/L，據此計算．

解答 解：（1）2.0 mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液中Fe³⁺的物質的量濃度為4mol/L，根據稀釋定律，稀釋前后溶質的物質的量不變，則等體積混合后，溶液中Fe³⁺的物質的量濃度c（Fe³⁺）=$\frac{1}{2}$×4mol/L=2mol/L，
答：溶液中Fe³⁺的物質的量濃度為2mol/L；
（2）2.0 mol/L H₂SO₄溶液中H⁺的物質的量濃度為4mol/L，根據稀釋定律，稀釋前后溶質的物質的量不變，則等體積混合后，溶液中H⁺的物質的量濃度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⁺的物質的量濃度為2mol/L；SO₄^2-的物質的量濃度為4mol/L；
（3）根據硫酸根守恒c（FeSO₄）=c（SO₄^2-）=4mol/L，
答：溶液中FeSO₄的物質的量濃度為4mol/L；
（4）標準狀況下16.8LH₂的物質的量為0.75mol，根據H原子守恒可知溶液中H⁺濃度減小為$\frac{0.75mol×2}{2L}$=0.75mol/L，最終溶液中H⁺物質的量濃度為2mol/L-0.75mol/L=1.25mol/L，
答：最終溶液中H⁺物質的量濃度為1.25mol/L．

點評 本題考查物質的量濃度的計算，涉及定義法、稀釋定律、電荷守恒、元素守恒等方法，難度中等，注意守恒思想的運用．