Question

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

Answer 1

分析 （1）根據稀釋定律，稀釋前后溶質的物質的量不變，據此計算混合溶液中CuSO₄的物質的量濃度；
（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，根據銅離子的物質的量利用差量法計算出溶液增加的質量；若要使溶液質量不變，則氫離子與鐵反應使溶液增加的質量一定與銅離子與鐵反應時溶液增加的質量，據此計算出消耗鐵粉的總質量．

解答 解：（1）把1L 1.0mol/LCuSO₄和1L 0.5mol/LH₂SO₄溶液混合，根據稀釋定律，稀釋前后溶質的物質的量不變，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，混合液中含有銅離子的物質的量為：n（Cu²⁺）=0.5mol/L×2L=1mol，
則銅離子與鐵完全反應使溶液增加的質量為：
  Fe～Cu～△m，
1mol 1mol  8g
n（Fe）1mol  m
m=8g，消耗的Fe為1mol，質量為：56g/mol×1mol=56g；
若要使溶液質量不變，則鐵與氫離子反應中使溶液減少的質量為8g，
 Fe～H₂～△m
 56  2   54  
 m（Fe） 8g
需要氫離子消耗的鐵的質量為：m（Fe）=$\frac{56×8g}{54}$≈8.3g，
所以總共消耗鐵的質量為：56g+8.3g=64.3g，
答：向混合溶液中加入64.3g鐵粉，可以使溶液質量保持不變．

點評 本題考查物質的量濃度的有關計算，題目難度中等，注意對公式的理解與靈活運用，注意理解稀釋定律，（3）注意利用差量法進行計算，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．