Question

(14分)為測定一置于空氣中的某硫酸酸化的FeS0₄溶液中Fe²⁺被氧化的百分率，某同學準確量取pH=l(忽略Fe²⁺、Fe³⁺的水解)的FeS0₄溶液200mL，加入過量BaCl₂溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀28.0g；再另取同樣的FeS0₄溶液200mL，向其中加入過量NaOH溶液，攪拌使其充分反應，待沉淀全部變為紅褐色后，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得固體8.0g。
(1)通過計算，填寫下表：

C(H+)	C(SO42—)	C(Fe2+、Fe3+)

注：c(Fe²⁺、Fe³⁺)表示Fe²⁺和Fe³⁺的總的物質的量的濃度
(2)計算原溶液中Fe²⁺被氧化的百分率。
(3)當Fe²⁺部分被氧化時，試推導c(Fe²⁺、Fe³⁺)與c(H⁺)、c(SO₄^2—)的關系。

Answer 1

(1)0.1mol/L  0.6mol/L  0.5moL/L       (每空2分)
(2)根據電荷守恒有：
2·c(Fe²⁺)+3·c(Fe³⁺)+c(H⁺)=2·c(SO₄^2—)
代入(1)中所求數據：
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⁺被氧化的百分率為：×100%=20%
(3)若Fe²⁺沒有被氧化，c(Fe²⁺、Fe³⁺)=c(SO₄^2—)－c(H⁺)
若Fe²⁺全部被氧化，c(Fe²⁺、Fe³⁺)= c(SO₄^2—)－ c(H⁺)
故當Fe²⁺部分被氧化時，c(Fe²⁺、Fe³⁺)與c(H⁺)、c(SO₄^2—)的關系為：
c(SO₄^2—)－ c(H⁺)> c(Fe²⁺、Fe³⁺)> c(SO₄^2—)－ c(H⁺)

（1）根據pH＝1可知，溶液中氫離子濃度是0.1mol/L。28.0g沉淀是硫酸鋇，物質的量是0.12mol，濃度是0.12mol÷0.2L=0.6mol/L。8.0g固體是氧化鐵，物質的量是0.05mol，所以鐵原子的物質的量是0.1mol，因此Fe²⁺和Fe³⁺的總的物質的量的濃度是0.1mol÷0.2L＝0.5mol/L。
（2）根據電荷守恒進行計算
（3）可以依據極值法進行計算