Question

今有FeCl₃、CuCl₂和HCl组成的混合溶液67.5 g，向其中慢慢滴加溶质质量分数为20%的NaOH溶液，其反应过程如图所示：
已知Fe³⁺和Cu²⁺分别开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH如下表：

离子符号	开始沉淀时溶液的pH	完全沉淀时溶液的pH
Fe3+	1.9	3.2
Cu2+	4.7	6.7

请回答下列问题：
（1）图中a～b段表示的反应发生时，溶液的pH范围是下列选项中的______；（填序号）
①1.9～3.2      ②3.2～4.7      ③3.2～6.7      ④4.7～6.7
（2）原溶液中CuCl₂的质量分数为______；
（3）求图中x的值．

Answer 1

【答案】分析：解决此题首先要弄清楚反应是如何进行的．
FeCl₃、CuCl₂和HCl组成的混合溶液，该溶液呈酸性；
根据反应过程图可知，向该混合溶液中滴加20%的NaOH溶液20g时开始产生沉淀；
结合“开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH”表可知，在溶液酸性较强时Fe³⁺与NaOH形成Fe（OH）₃沉淀而Cu²⁺与NaOH形成Cu（OH）₂沉淀需要待溶液的酸性较弱时发生；
综上所述，可得出反应中首先形成的10.7g沉淀为Fe（OH）₃沉淀，Fe³⁺全部沉淀后，NaOH继续中和混合溶液中的盐酸，待混合溶液的pH达到4.7时，开始发生Cu²⁺与NaOH形成Cu（OH）₂沉淀的反应，直至Cu²⁺全部沉淀，NaOH再继续中和混合溶液中的盐酸．
解答：解：（1）图中a～b段表示Fe³⁺全部沉淀后，NaOH继续中和混合溶液中的盐酸的过程．根据“开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH”表：Fe³⁺全部沉淀时溶液的pH=3.2和Cu²⁺开始沉淀时溶液的pH=4.7，可以确定溶液的pH范围3.2～4.7．
故选：②
（2）Cu²⁺开始沉淀时沉淀质量为10.7g，Cu²⁺全部沉淀后沉淀的质量为15.6g，则生成的Cu（OH）₂沉淀质量=15.6g-10.7g=4.9g；
设CuCl₂的质量为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的质量分数=×100%=10%
故答：10%；
（3）由反应过程图知，Fe（OH）₃沉淀的质量为10.7g，图中x为完全沉淀Fe³⁺所消耗的NaOH溶液与开始反应时中和稀盐酸所消耗的20gNaOH溶液之和．
设生成10.7g沉淀需要质量分数为20%的NaOH溶液的质量为a
FeCl₃+3NaOH=Fe（OH）₃↓+3NaCl
        120   107
      a×20%  10.7g
120：107=a×20%：10.7g，
解之得 a=60g
图中x为20g+60g=80g；
答：图中x值为80．
点评：准确分析向FeCl₃、CuCl₂和HCl组成的混合溶液中滴加NaOH溶液所发生的反应的过程是解决本题的核心．