Question

（1）在饱和氯化铁溶液中加入碳酸钙粉末，发现碳酸钙逐渐溶解，同时还产生的现象有①

 

，②

 

．用离子方程式表示产生上述现象的原因

 

．
（2）在饱和氯化铁溶液中加入一种单质，也会发生类似上述现象的反应，这种单质是

 

．
A．磷    B．硫  C．镁  D．铜
（3）向物质的量之和为0.1mol的FeCl₃和AlCl₃混合溶液中加入90mL 4mol/L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．
①当x=0.4时，溶液中产生的沉淀是

 

，其物质的量为

 

．
②当沉淀只有Fe（OH）₃时，x的取值范围是

 

．

Answer 1

考点：盐类水解的应用,化学方程式的有关计算,铁盐和亚铁盐的相互转变

专题：计算题,元素及其化合物

分析：（1）氯化铁水解呈酸性，可使碳酸钙溶解生成二氧化碳气体，溶液中水解平衡正向进行生成，以此解答；
（2）饱和氯化铁溶液中存在Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，若生成气体和红褐色沉淀，平衡正向进行，且加入的物质和酸反应放出氢气；
（3）①因为Fe（OH）₃的溶度积更小，更容易沉淀，所以Fe（OH）3先沉淀，当Fe³⁺ 反应完全，Al³⁺ 再开始沉淀，当Al（OH）₃沉淀完全，NaOH加过量，Al（OH）₃开始溶解Al³⁺与剩余OH^-比例为1：4时，沉淀完全溶解为AlO₂^-、当Al³⁺、Fe³⁺ 比例为2：5，那么Al³⁺ 有0.04mol，Fe³⁺ 有0.06mol、NaOH有0.36mol，那么Fe³⁺ 完全沉淀消耗0.18mol，剩余的OH^-物质的量大于0.16mol，Al³⁺ 全部转为AlO₂^-，所以沉淀只有0.06molFe（OH）₃；
②一种情况是Fe³⁺ 与所有完全沉淀，需要0.12molFe³⁺，所以不成立，另一种情况是Al³⁺ 全部转为AlO₂^-，那么Al³⁺ 有0.1Xmol，Fe³⁺ 有0.1×（1-X）mol，那么氢氧化钠完全反应时X最大，4×0.1Xmol+3×0.1×（1-X）mol=0.36mol，解得X=0.6mol．

解答： 解：（1）氯化铁水解呈酸性，Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，可使碳酸钙溶解，反应的方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，反应消耗H⁺，使c（H⁺）减小，引起水解平衡向右移动，导致Fe（OH）₃增多，溶液颜色变深或溶液为红褐色或久置有红褐色沉淀；
故答案为：①有无色无味气体生成； ②溶液颜色变深或溶液为红褐色或久置有红褐色沉淀；Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺、CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；   
（2）在饱和氯化铁溶液中加入一种单质，也会发生类似上述现象的反应，平衡正向进行，且加入的物质和酸反应放出氢气，选项中AB是非金属单质不能和酸反应，铜是金属不能和稀酸反应，镁和溶液中稀酸反应生成氢气，促进平衡正向进行，生成氢氧化铁红褐色沉淀；
故答案为：C；
（3）①n（Al³⁺）+n（Fe³⁺）=0.1mol
       n（Al³⁺）：n（Al³⁺）+n（Fe³⁺）=0.4
得 n（ Al³⁺ ）=0.04mol，n（Fe³⁺）=0.06mol
   Fe³⁺+3OH-=Fe（OH）₃
 1        3          1
0.06mol  n=0.18mol    n=0.06mol
剩余n（OH^-）=4mol/L×0.09L-0.18mol=0.18mol
   Al³⁺+4OH-=AlO₂^-+2H₂O
   1       4
0.04mol    n=0.16mol＜0.18mol   
说明OH^-离子有剩余，则Al³⁺全部生产偏铝酸根；
溶液中产生的沉淀是Fe（OH）₃，物质的量为0.06mol；
故答案为：Fe（OH）₃；0.06mol；
②n（Al³⁺）+n（Fe³⁺）=0.1mol
       n（Al³⁺）：〔n（Al³⁺）+n（Fe³⁺）=x
得 n（Al³⁺）=0.1x，n（Fe³⁺）=0.1-0.1x
Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃
1          3       
0.1-0.1x   n=0.3-0.3x
剩余n（OH^-）=4mol/L×0.090L-（0.3-0.3x）mol=0.06+0.3x
Al³⁺+4OH-=AlO₂^-+2H₂O
1     4
0.04 n=0.4x    对照题①的情况，n（也就是0.4x）必须小于等于剩余的 n（OH^-）时，即0.4x＜0.06+0.3x时Al³⁺才会全部生产偏铝酸根，得x＜0.6，x大于0混合液所以肯定有Al³⁺，x肯定大于0，当沉淀只有Fe（OH）₃时，x的取值范围是0＜X≤0.6；
故答案为：0＜X≤0.6．

点评：本题考查了物质性质的分析判断，化学方程式的定量计算与分析讨论，注意氢氧化铝的生成与溶解，掌握基础是关键，题目难度较大．