Question

8．把1L 1.0mol/LCuSO₄和1L 0.5mol/LH₂SO₄溶液混合（假設(shè)混合后溶液的體積等于混合前兩種溶液的體積之和）．計(jì)算：
（1）混合液中CuSO₄溶液的物質(zhì)的量濃度；
（2）混合液中H⁺、SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度
（3）向混合溶液中加入多少g鐵粉，可以使溶液質(zhì)量保持不變．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，據(jù)此計(jì)算混合溶液中CuSO₄的物質(zhì)的量濃度；
（2）混合后溶液中c（H⁺）=2c（H₂SO₄）、c（Cu²⁺）=c（CuSO₄），溶液中硫酸根來源于硫酸銅與硫酸電離，故 c（SO₄^2-）═c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）；
（3）混合液中加入鐵粉后，銅離子優(yōu)先反應(yīng)，根據(jù)銅離子的物質(zhì)的量利用差量法計(jì)算出溶液增加的質(zhì)量；若要使溶液質(zhì)量不變，則氫離子與鐵反應(yīng)使溶液增加的質(zhì)量一定與銅離子與鐵反應(yīng)時(shí)溶液增加的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算出消耗鐵粉的總質(zhì)量．

解答 解：（1）把1L 1.0mol/LCuSO₄和1L 0.5mol/LH₂SO₄溶液混合，根據(jù)稀釋定律，稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則混合后溶液中c（CuSO₄）=$\frac{1.0mol/L×1L}{2L}$=0.5 mol/L，
答：混合液中CuSO₄ 的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L；
（2）混合液中硫酸的濃度為：c（H₂SO₄）=$\frac{0.5mol/L×1L}{2L}$=0.25mol/L，混合后溶液中的c（H⁺）=2c（H₂SO₄）=2×0.25mol/L=0.5mol/L；
溶液中硫酸根離子來源于硫酸銅與硫酸電離，則c（SO₄^2-）═c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）=0.5mol/L+0.25mol/L=0.75mol/L，
答：混合后溶液中c（H⁺）=0.5mol/L，c（SO₄^2-）=0.75mol/L；
（3）向混合液中加入鐵粉后，銅離子優(yōu)先反應(yīng)，混合液中含有銅離子的物質(zhì)的量為：n（Cu²⁺）=0.5mol/L×2L=1mol，
則銅離子與鐵完全反應(yīng)使溶液增加的質(zhì)量為：
  Fe～Cu～△m，
1mol 1mol  8g
n（Fe）1mol  m
m=8g，消耗的Fe為1mol，質(zhì)量為：56g/mol×1mol=56g；
若要使溶液質(zhì)量不變，則鐵與氫離子反應(yīng)中使溶液減少的質(zhì)量為8g，
 Fe～H₂～△m
 56  2   54  
 m（Fe） 8g
需要?dú)潆x子消耗的鐵的質(zhì)量為：m（Fe）=$\frac{56×8g}{54}$≈8.3g，
所以總共消耗鐵的質(zhì)量為：56g+8.3g=64.3g，
答：向混合溶液中加入64.3g鐵粉，可以使溶液質(zhì)量保持不變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的量濃度的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，注意對(duì)公式的理解與靈活運(yùn)用，注意理解稀釋定律，（3）注意利用差量法進(jìn)行計(jì)算，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力．