Question

現(xiàn)有AlCl₃和FeCl₃混合溶液，其中Al³⁺和Fe³⁺的物質(zhì)的量之和為0.1 mol，在此溶液中加入90 mL　4 mol·L^－1的NaOH溶液，使其充分反應(yīng)，設(shè)Al³⁺物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值為x．

(1)計(jì)算溶液中產(chǎn)生的沉淀只有Fe(OH)₃時(shí)x的取值范圍．請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中作出沉淀總量(mol)隨x(0→1)變化的曲線．

(2)若Fe³⁺和Al³⁺物質(zhì)的量之和為A mol(A為合理數(shù)值)，其他條件不變時(shí)，求沉淀中同時(shí)有Fe(OH)₃和Al(OH)₃的x取值范圍和各沉淀的物質(zhì)的量(用含A、x的式子表示)．

Answer 1

答案：
解析：

　　解：(1)向AlCl₃、FeCl₃混和溶液中加入NaOH溶液時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：

　　Al³⁺＋3OH^－Al(OH)₃↓

　　Al(OH)₃＋OH^－AlO₂^－＋2H₂O

　　Fe³⁺＋3OH^－Fe(OH)₃↓

　　已知：n(Al³⁺)＝0.1x mol，n(Fe³⁺)＝0.1(1－x)mol

　　反應(yīng)中共用去NaOH：90×10^－3 L×4 mol·L^－1＝0.36 mol．

　　由反應(yīng)過(guò)程可知：

　　Al³⁺Al(OH)₃↓AlO₂^－

　　0.1x　　　　　　0.1x　　　　　　　0.1x

　　Fe³⁺Fe(OH)₃↓

　　0.1(1－x)　　　　　0.1(1－x)

　　使Fe³⁺、Al³⁺完全形成沉淀共需0.3 mol OH^－，實(shí)際的投入量為0.36 mol，這說(shuō)明要使沉淀中只有Fe(OH)₃，那么Al³⁺的量必須滿足生成的Al(OH)₃能被0.06 mol OH^－所溶解，因此根據(jù)上述關(guān)系得0.1x≤0.06，考慮到0＜x＜1，所以，0＜x≤0.6．

　　當(dāng)x＝0時(shí)，沉淀只有Fe(OH)₃，且其物質(zhì)的量為0.1 mol；

　　當(dāng)x＝0.6時(shí)，沉淀只有Fe(OH)₃，其物質(zhì)的量為0.1(1－x)mol＝0.04 mol；

　　當(dāng)0.6＜x≤1時(shí)，沉淀中既有Fe(OH)₃，又有Al(OH)₃，其物質(zhì)的量分別為：

　　n[Fe(OH)₃]＝0.1(1－x)，n[Al(OH)₃]＝0.1x－[0.09×4－0.3(1－x)－0.3x]＝0.1x－0.06．

　　所以，沉淀總量n＝0.1(1－x)mol＋(0.1x－0.06)mol＝0.04 mol．

　　作圖時(shí)選擇起點(diǎn)(0，0.10)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)(0.6，0.04)和終點(diǎn)(1.0，0.04)，然后用直線將以上三點(diǎn)連接起來(lái)，即可得沉淀總量隨x的變化曲線;

　　(2)由題知：n(Al³⁺)＋n(Fe³⁺)＝A mol，其中，n(Al³⁺)＝Ax mol，n(Fe³⁺)＝A(1－x)mol．

　　由反應(yīng)過(guò)程可知：

　　Fe³⁺Fe(OH)₃↓

　　A(1－x)　　　　　A(1－x)

　　Al³⁺Al(OH)₃↓AlO₂^－

　　Ax　　　　　　Ax　　　　　　　　Ax

　　生成Fe(OH)₃和Al(OH)₃共用去OH^－為3Ax＋3A(1－x)＝3A mol．所以過(guò)量的OH^－為(0.36－3A)mol．

　　要使沉淀中同時(shí)含有Fe(OH)₃和Al(OH)₃，過(guò)量的OH^－就不能使生成的Al(OH)₃全部溶解．故有：

　　0.36－3A＜Ax

　　考慮到0＜x＜1，所以－3＜x＜1．

　　各沉淀的物質(zhì)的量為：

　　n[Fe(OH)₃]＝A(1－x)mol

　　n[Al(OH)₃]＝Ax－(0.36－3A)mol