Question

(14分)为测定一置于空气中的某硫酸酸化的FeS0₄溶液中Fe²⁺被氧化的百分率，某同学准确量取pH=l(忽略Fe²⁺、Fe³⁺的水解)的FeS0₄溶液200mL，加入过量BaCl₂溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，得到沉淀28.0g；再另取同样的FeS0₄溶液200mL，向其中加入过量NaOH溶液，搅拌使其充分反应，待沉淀全部变为红褐色后，过滤、洗涤并灼烧所得固体，最终得固体8.0g。
(1)通过计算，填写下表：

C(H+)	C(SO42—)	C(Fe2+、Fe3+)

注：c(Fe²⁺、Fe³⁺)表示Fe²⁺和Fe³⁺的总的物质的量的浓度
(2)计算原溶液中Fe²⁺被氧化的百分率。
(3)当Fe²⁺部分被氧化时，试推导c(Fe²⁺、Fe³⁺)与c(H⁺)、c(SO₄^2—)的关系。

Answer 1

(1)0.1mol/L  0.6mol/L  0.5moL/L       (每空2分)
(2)根据电荷守恒有：
2·c(Fe²⁺)+3·c(Fe³⁺)+c(H⁺)=2·c(SO₄^2—)
代入(1)中所求数据：
2·c(Fe²⁺)+3·c(Fe³⁺)="1.1" mol/L
又c(Fe²⁺)+c(Fe³⁺)=0.5mol/L
解得：c(Fe²⁺)=0.4mo1/L，c(Fe³⁺)=0.1mol/L
Fe²⁺被氧化的百分率为：×100%=20%
(3)若Fe²⁺没有被氧化，c(Fe²⁺、Fe³⁺)=c(SO₄^2—)－c(H⁺)
若Fe²⁺全部被氧化，c(Fe²⁺、Fe³⁺)= c(SO₄^2—)－ c(H⁺)
故当Fe²⁺部分被氧化时，c(Fe²⁺、Fe³⁺)与c(H⁺)、c(SO₄^2—)的关系为：
c(SO₄^2—)－ c(H⁺)> c(Fe²⁺、Fe³⁺)> c(SO₄^2—)－ c(H⁺)

（1）根据pH＝1可知，溶液中氢离子浓度是0.1mol/L。28.0g沉淀是硫酸钡，物质的量是0.12mol，浓度是0.12mol÷0.2L=0.6mol/L。8.0g固体是氧化铁，物质的量是0.05mol，所以铁原子的物质的量是0.1mol，因此Fe²⁺和Fe³⁺的总的物质的量的浓度是0.1mol÷0.2L＝0.5mol/L。
（2）根据电荷守恒进行计算
（3）可以依据极值法进行计算