Question

20．取2.0mol•L^-1CuSO₄和1.0mol•L^-1H₂SO₄溶液各100mL混合，假設(shè)混合液的體積為200mL
（1）①混合液中SO${\;}_{4}^{2-}$的物質(zhì)的量為0.3mol
②混合液中c（CuSO₄）=1mol/L，c（H⁺）=1mol/L
（2）將混合液進(jìn)行如圖所示轉(zhuǎn)化：
V=4.48；m=24；a=200．

Answer 1

分析 （1）①n（CuSO₄）=0.1L×2.0mol/L=0.2mol，n（H₂SO₄）=0.1L×1.0mol/L=0.1mol，而溶液中n（SO₄^2-）=n（CuSO₄）+n（H₂SO₄）；
②根據(jù)稀釋定律，混合前后CuSO₄、H⁺的物質(zhì)的量不變，據(jù)此計(jì)算混合溶液中c（CuSO₄）、c（H⁺）；
（2）Fe的物質(zhì)的量為$\frac{28g}{56g/mol}$=0.5mol，反應(yīng)生成氣體為氫氣，說明溶液中Cu²⁺完全反應(yīng)，由Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄，可知0.2mol CuSO₄完全反應(yīng)消耗Fe為0.2mol，由Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知0.1mol H₂SO₄完全消耗Fe為0.1mol，故共消耗Fe為0.3mol＜0.5mol，則Fe有剩余．
根據(jù)H原子守恒計(jì)算氫氣體積，固體質(zhì)量為生成的Cu與剩余Fe的質(zhì)量之和，反應(yīng)后溶液中加入氫氧化鈉，恰好反應(yīng)得到沉淀，最終溶質(zhì)為Na₂SO₄，由鈉離子、硫酸根守恒可知n（Na）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄），進(jìn)而計(jì)算NaOH溶液體積．

解答 解：（1）①n（CuSO₄）=0.1L×2.0mol/L=0.2mol，n（H₂SO₄）=0.1L×1.0mol/L=0.1mol，則混合后溶液中n（SO₄^2-）=n（CuSO₄）+n（H₂SO₄）=0.2mol+0.1mol=0.3mol，
故答案為：0.3mol；
②根據(jù)稀釋定律，混合前后CuSO₄的物質(zhì)的量不變，則混合液中c（CuSO₄）=$\frac{1}{2}$×2.0mol/L=1mol/L，
混合前后H⁺的物質(zhì)的量不變，則混合溶液中c（H⁺）=$\frac{1}{2}$×2×1.0mol/L=1mol/L，
故答案為：1mol/L；1mol/L；
（2）Fe的物質(zhì)的量為$\frac{28g}{56g/mol}$=0.5mol，反應(yīng)生成氣體為氫氣，說明溶液中Cu²⁺完全反應(yīng)，由Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄，可知0.2mol CuSO₄完全反應(yīng)消耗Fe為0.2mol，由Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，可知0.1mol H₂SO₄完全消耗Fe為0.1mol，故共消耗Fe為0.3mol＜0.5mol，則Fe有剩余，
故n（H₂）=n（H₂SO₄）=0.1mol，則V（H₂）=0.1mol×22.4L/mol=4.48L，則V=4.48；
剩余Fe為0.5mol-0.3mol=0.2mol，故固體質(zhì)量為0.2mol×64g/mol+0.2mol×56g/mol=24g，則m=24；
反應(yīng)后溶液中加入氫氧化鈉，恰好反應(yīng)得到沉淀，最終溶質(zhì)為Na₂SO₄，由鈉離子、硫酸根守恒可知n（Na）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=0.2mol，則NaOH溶液體積為$\frac{0.2mol}{1mol/L}$=0.2L=200mL，則a=200，
故答案為：4.48；24；200．

點(diǎn)評 本題考查混合物計(jì)算、物質(zhì)的量難度計(jì)算，（2）中關(guān)鍵是明確反應(yīng)先后順序判斷Fe是否反應(yīng)完全，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度中等．