Question

向物质的量之和为0.1 mol的FeCl₃和AlCl₃混合溶液中加入90 mL 4 mol·L^-1的NaOH溶液，使其充分反应。假设原溶液中Al³⁺物质的量与Al³⁺和Fe³⁺总物质的量之比为x（不考虑Fe³⁺和Al³⁺的水解情况）。

问：（1）当x=0.8时，溶液中产生的沉淀是什么？其物质的量为多少？

（2）当沉淀只有Fe(OH)₃时，计算x的取值范围。

（3）请在图中画出沉淀总量n/mol随x（0—1）变化的曲线。

Answer 1

（1）n(OH^-)=0.09 L×4 mol·L^-1=0.36 mol，n(Al³⁺)=0.08 mol,n(Fe³⁺)=0.02 mol

Al³⁺                        Al(OH)₃

0.08 mol          0.24 mol            0.08 mol

Fe³⁺                        Fe(OH)₃

0.02 mol          0.06 mol            0.02 mol

余n(OH^-)=0.36 mol-(0.24+0.06) mol=0.06 mol与Al(OH)₃反应

Al(OH)₃

0.06 mol        0.06 mol

Al(OH)₃被溶解0.06 mol,余n［Al(OH)₃］=0.08 mol-0.06 mol=0.02 mol

所以，沉淀为Fe(OH)₃、Al(OH)₃，物质的量分别为：0.02 mol、0.02 mol

（2）沉淀只有Fe(OH)₃，无Al(OH)₃时，即Al³⁺

消耗n(OH^-)=4×0.1x+3×0.1(1-x)≤0.36 mol

得x≤0.6

所以当0＜x≤0.6时，沉淀只有Fe(OH)₃。

（3）作图

解析：（1）n(OH^-)=0.09 L×4 mol·L^-1=0.36 mol,n(Al³⁺)=0.08 mol,n(Fe³⁺)=0.02 mol

Al³⁺                   Al(OH)₃

0.08 mol     0.24 mol            0.08 mol

Fe³⁺                   Fe(OH)₃

0.02 mol     0.06 mol            0.02 mol

余n(OH^-)=0.36 mol-(0.24 mol+0.06 mol)=0.06 mol与Al(OH)₃反应

Al(OH)₃

0.06 mol     0.06 mol

Al(OH)₃被溶解0.06 mol，余n［Al(OH)₃］=0.08 mol-0.06 mol=0.02 mol

所以，沉淀为Fe(OH)₃、Al(OH)₃，物质的量分别为0.02 mol、0.02 mol。

（2）沉淀只有Fe(OH)₃，无Al(OH)₃时，即Al³⁺

消耗n(OH^-)=4×0.1x+3×0.1(1-x)≤0.36

得x≤0.6

所以当0＜x≤0.6时，沉淀只有Fe(OH)₃。

（3）作图