Question

把2.0 mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液和2.0 mol/L H₂SO₄等体积混合（假设混合后溶液的体积等于混合前溶液的体积之和）．
计算：
（1）混合液中Fe³⁺的物质的量浓度；
（2）混合液中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度；
（3）向溶液中加入足量铁粉，经足够长时间后，铁粉有剩余，求此时溶液中FeSO₄的物质的量浓度．
（4）假设混和后的溶液为2L，加入一定量Fe粉后放出H₂在标准状况下的体积为16.8L，求最终溶液中H⁺物质的量浓度．

Answer

（1）2.0 mol/L Fe2（SO4）3溶液中Fe3+的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，据此计算．
（2）2.0 mol/L H2SO4溶液中H+的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，据此计算混合后c（H+）；
混合后为Fe2（SO4）3、H2SO4的混合溶液，溶液中2c（SO42-）=3c（Fe3+）+c（H+），据此计算．
（3）根据硫酸根守恒c（FeSO4）=c（SO42-）．
（4）标准状况下16.8LH2的物质的量为0.75mol，根据H原子守恒可知溶液中H+浓度减小为00.75mol/L，据此计算．
【解析】
（1）2.0 mol/L Fe2（SO4）3溶液中Fe3+的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，则等体积混合后，溶液中Fe3+的物质的量浓度c（Fe3+）=×4mol/L=2mol/L．
答：溶液中Fe3+的物质的量浓度为2mol/L；
（2）2.0 mol/L H2SO4溶液中H+的物质的量浓度为4mol/L，根据稀释定律，稀释前后溶质的物质的量不变，则等体积混合后，溶液中H+的物质的量浓度c（H+）=×4mol/L=2mol/L．
溶液中2c（SO42-）=3c（Fe3+）+c（H+）=3×2mol/L+2mol/L=8mol/L，所以c（SO42-）=4mol/L．
答：溶液中H+的物质的量浓度为2mol/L；SO42-的物质的量浓度为4mol/L；
（3）根据硫酸根守恒c（FeSO4）=c（SO42-）=4mol/L．
答：溶液中FeSO4的物质的量浓度为4mol/L；
（4）标准状况下16.8LH2的物质的量为0.75mol，根据H原子守恒可知溶液中H+浓度减小为
=0.75mol/L，最终溶液中H+物质的量浓度为2mol/L-0.75mol/L=1.25mol/L．
答：最终溶液中H+物质的量浓度为1.25mol/L．