Question

把2.0mol/L CuSO4溶液和1.0mol/L H2SO4溶液等体积混合（假设混合后溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之

把2.0mol/L CuSO4溶液和1.0mol/L H2SO4溶液等体积混合（假设混合后溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之和）．计算：（1）混合溶液中H+、Cu2+、SO42-的物质的量浓度；（2）向溶液中加入足量铁粉，经足够长的时间后，铁粉有剩余，过滤，此时滤液中的Fe2+的物质的量浓度；（3）取100mL该滤液，向其中加入适量硝酸，再加入足量氢氧化钠溶液，有红褐色沉淀生成．过滤，加热沉淀物至质量不再变化，得到红棕色的残渣．写出沉淀和残渣的化学式，并计算残渣的质量（不计操作带来的损失）．

Answer 1

（1）把2.0mol?L^-1CuSO₄和1.0mol?L^-1H₂SO₄溶液等体积混合，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，则混合后溶液中c（CuSO₄）=

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×1.0mol/L=1.0 mol/L，c（H₂SO₄）=

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×1.0mol/L=0.5mol/L，
混合后溶液中c（H⁺）=2c（H₂SO₄）=2×0.5mol/L=1mol/L，
c（Cu²⁺）=c（CuSO₄）=1.0mol/L，溶液中硫酸根来源于硫酸铜与硫酸电离，故 c（SO₄^2-）=c（CuSO₄）+c（H₂SO₄）=1mol/L+0.5mol/L=1.5mol/L，
答：c（H⁺）=1.0mol/L，c（Cu²⁺）=1.0mol/L，c（SO₄^2-）=1.5mol/L；
（2）向溶液中加入铁粉，经过足够长的时间，铁粉有剩余，则硫酸铜、硫酸都完全反应，此时溶液中溶质为FeSO₄，故c（Fe²⁺）=c（SO₄^2-）=1.5mol/L，
答：c（Fe ²⁺）为1.5mol/L；
（3）加入适量硝酸将亚铁氧化铁离子，再加入足量氢氧化钠溶液，得到红褐色沉淀是氢氧化铁，加热沉淀氢氧化铁分解，生成氧化铁，m（Fe₂O₃）=

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×1.5mol/L×0.1L×160g/mol=12g，答：沉淀和残渣的化学式分别为Fe（OH）₃、Fe₂O₃；Fe₂O₃的质量为12g．