Question

19．把NaOH、AlCl₃、FeCl₃三种固体组成的混合物熔于足量水中后，有1.07g沉淀，在所得溶液中逐滴加入0.5mol/L盐酸，加入盐酸体积与生成沉淀的质量关系如图所示，试求
（1）混合物中NaOH质量是多少克？
（2）混合物中AlCl₃质量是多少克？
（3）P点所表示的盐酸体积是多少毫升？

Answer 1

分析 将NaOH、AlCl₃、FeCl₃三种固体组成的混合物溶于足量水，有1.07g沉淀生成，向所得的浊液中加入盐酸时，0-10mL时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，沉淀为Fe（OH）₃，根据Fe元素守恒：n（FeCl₃）=n[Fe（OH）₃]；
加入盐酸10-30mL，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，沉淀最大时，溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，根据离子方程计算n[Al（OH）₃]，再根据Al元素守恒计算n（AlCl₃）；
加入30-PmL盐酸，氢氧化铁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铁和氯化铝，溶液中的溶质是氯化铁、氯化铝和氯化钠，P点所加盐酸用于中和原混合物中的NaOH，此时所加盐酸物质的量：n（HCl）=n（NaOH），沉淀最大时，溶液中存在的溶质是氯化钠，由Na⁺离子和Cl^-离子守恒得，原混合物中n（NaOH）=n（NaCl）=n（Cl^-）=3n（FeCl₃）+3n（AlCl₃）+n（HCl）．

解答 解：将NaOH、AlCl₃、FeCl₃三种固体组成的混合物溶于足量水，有1.07g沉淀生成，向所得的浊液中加入盐酸时，0-10mL时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，沉淀为Fe（OH）₃，根据Fe元素守恒：n（FeCl₃）=n[Fe（OH）₃]=$\frac{1.07g}{107g/mol}$=0.01mol；
加入盐酸10-30mL，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，沉淀最大时，溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，消耗盐酸体积为30mL-10mL=20mL=0.02L，故n[Al（OH）₃]=n（H⁺）=0.02L×0.5mol/L=0.01mol，根据Al元素守恒：n（AlCl₃）=n[Al（OH）₃]=0.01mol；
加入30-PmL盐酸，氢氧化铁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铁和氯化铝，溶液中的溶质是氯化铁、氯化铝和氯化钠，P点所加盐酸用于中和原混合物中的NaOH，此时所加盐酸物质的量：n（HCl）=n（NaOH），沉淀最大时，溶液中存在的溶质是氯化钠，由Na⁺离子和Cl^-离子守恒得，原混合物中n（NaOH）=n（NaCl）=n（Cl^-）=3n（FeCl₃）+3n（AlCl₃）+n（HCl）=0.01mol×3+0.01mol×3+0.03L×0.5mol/L=0.075mol，
（1）NaOH质量为0.075mol×40g/mol=3g，
答：混合物中NaOH质量为3g；
（2）m（AlCl₃）=0.01mol×133.5g/mol=1.335g，
答：AlCl₃的质量为1.335g；
（3）P点所加盐酸用于中和原混合物中的NaOH，此时所加盐酸物质的量：n（HCl）=n（NaOH）=0.075mol，故P点加入盐酸的体积为$\frac{0.075mol}{0.5mol/L}$=0.15L=150mL，
答：P点时加入HCl的体积150mL．

点评 本题以化学反应图象形式考查混合物计算，明确各解得发生的反应是关键，综合考查学生分析计算能力，注意利用守恒进行的解答，难度中等．