Question

今有FeCl₃、CuCl₂和HCl組成的混合溶液67.5 g，向其中慢慢滴加溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為20%的NaOH溶液，其反應過程如圖所示：
已知Fe³⁺和Cu²⁺分別開始沉淀和沉淀完全時溶液的pH如下表：

離子符號	開始沉淀時溶液的pH	完全沉淀時溶液的pH
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

請回答下列問題：
（1）圖中a～b段表示的反應發(fā)生時，溶液的pH范圍是下列選項中的______；（填序號）
①1.9～3.2　　�、�3.2～4.7　　　③3.2～6.7　　�、�4.7～6.7
（2）原溶液中CuCl₂的質(zhì)量分數(shù)為______；
（3）求圖中x的值．

Answer 1

解：（1）圖中a～b段表示Fe³⁺全部沉淀后，NaOH繼續(xù)中和混合溶液中的鹽酸的過程．根據(jù)“開始沉淀和沉淀完全時溶液的pH”表：Fe³⁺全部沉淀時溶液的pH=3.2和Cu²⁺開始沉淀時溶液的pH=4.7，可以確定溶液的pH范圍3.2～4.7．
故選：②
（2）Cu²⁺開始沉淀時沉淀質(zhì)量為10.7g，Cu²⁺全部沉淀后沉淀的質(zhì)量為15.6g，則生成的Cu（OH）₂沉淀質(zhì)量=15.6g-10.7g=4.9g；
設CuCl₂的質(zhì)量為y
CuCl₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaCl
135 98
y 4.9g
135：98=y：4.9g，
解之得 y=6.75g
原溶液中CuCl₂的質(zhì)量分數(shù)=×100%=10%
故答：10%；
（3）由反應過程圖知，F(xiàn)e（OH）₃沉淀的質(zhì)量為10.7g，圖中x為完全沉淀Fe³⁺所消耗的NaOH溶液與開始反應時中和稀鹽酸所消耗的20gNaOH溶液之和．
設生成10.7g沉淀需要質(zhì)量分數(shù)為20%的NaOH溶液的質(zhì)量為a
FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl
120 107
a×20% 10.7g
120：107=a×20%：10.7g，
解之得 a=60g
圖中x為20g+60g=80g；
答：圖中x值為80．
分析：解決此題首先要弄清楚反應是如何進行的．
FeCl₃、CuCl₂和HCl組成的混合溶液，該溶液呈酸性；
根據(jù)反應過程圖可知，向該混合溶液中滴加20%的NaOH溶液20g時開始產(chǎn)生沉淀；
結(jié)合“開始沉淀和沉淀完全時溶液的pH”表可知，在溶液酸性較強時Fe³⁺與NaOH形成Fe（OH）₃沉淀而Cu²⁺與NaOH形成Cu（OH）₂沉淀需要待溶液的酸性較弱時發(fā)生；
綜上所述，可得出反應中首先形成的10.7g沉淀為Fe（OH）₃沉淀，F(xiàn)e³⁺全部沉淀后，NaOH繼續(xù)中和混合溶液中的鹽酸，待混合溶液的pH達到4.7時，開始發(fā)生Cu²⁺與NaOH形成Cu（OH）₂沉淀的反應，直至Cu²⁺全部沉淀，NaOH再繼續(xù)中和混合溶液中的鹽酸．
點評：準確分析向FeCl₃、CuCl₂和HCl組成的混合溶液中滴加NaOH溶液所發(fā)生的反應的過程是解決本題的核心．