Question

3．在0.2L由H₂SO₄、CuSO₄和Al₂（SO₄）₃組成的混合溶液中，部分離子濃度大小如圖所示，請回答下列問題：
（1）該混合溶液中，Al³⁺的物質(zhì)的量濃度為3mol/L，含溶質(zhì)Al₂（SO₄）₃的物質(zhì)的量為0.3mol．
（2）若向混合溶液中加入足量的BaCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為302.9g．
（3）若向該混合溶液中加入足量鐵粉，經(jīng)足夠長的時間后，鐵粉有剩余．溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的濃度為2mol•L^-1．

Answer 1

分析 根據(jù)圖象可知，溶液中c（H⁺）=2.0mol/L，c（Cu²⁺）=1.0mol/L，c（SO₄^2-）=6.5mol/L，由于溶液體積為0.2L，故溶液中n（H⁺）=CV=2.0mol/L×0.2L=0.4mol，n（Cu²⁺）=CV=1.0mol/L×0.2L=0.2mol，c（SO₄^2-）=CV=6.5mol/L×0.2L=1.3mol，由此分析解答．

解答 解：根據(jù)圖象可知，溶液中c（H⁺）=2.0mol/L，c（Cu²⁺）=1.0mol/L，c（SO₄^2-）=6.5mol/L，由于溶液體積為0.2L，故溶液中n（H⁺）=CV=2.0mol/L×0.2L=0.4mol，n（Cu²⁺）=CV=1.0mol/L×0.2L=0.2mol，c（SO₄^2-）=CV=6.5mol/L×0.2L=1.3mol．
（1）設(shè)混合溶液中H₂SO₄、CuSO₄和Al₂（SO₄）₃的物質(zhì)的量分別為x、y、zmol，
根據(jù)氫離子來源于H₂SO₄可知：2x=0.4 ①
根據(jù)銅離子來自于CuSO₄可知：2y=0.2 ②
根據(jù)硫酸根來自于三者可知：x+y+3z=1.3 ③
解①②③可得x=0.2mol
y=0.2mol
z=0.3mol，Al³⁺的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.3}{0.2}×2$=3mol/L，Al₂（SO₄）₃的物質(zhì)的量為0.3mol．故答案為：3mol/L；0.3mol；
（2）若向混合溶液中加入足量的BaCl₂溶液，反應(yīng)的離子方程式為Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，沉淀的物質(zhì)的量就是硫酸根離子的物質(zhì)的量：0.2+0.2+0.3×3=1.3mol，所以產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為1.3mol×233g/mol=302.9g，故答案為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；302.9g；
（3）若向該混合溶液中加入足量鐵粉，首先與銅離子反應(yīng)，然后與氫離子反應(yīng)，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，所以0.2mol的硫酸消耗0.2mol的鐵、0.2mol的銅離子消耗0.2mol的鐵，所以反應(yīng)后溶液中Fe²⁺的濃度為$\frac{（0.2+0.2）mol}{0.2L}$=2mol/L，故答案為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；2mol/L．

點評 本題考查物質(zhì)的量濃度的計算，側(cè)重分析能力和計算能力的考查，題目難度不大．