Question

5．沙東化工廠的廢水中含有HCl和FeCl₃，再無其它雜質．小明同學采集了該廢水樣品80.7g．向其中滴加20%的NaOH溶液至沉淀完全時消耗該NaOH溶液80g，待溶液冷至常溫，測得其Ph=7，將生成的沉淀濾除．經水洗、干燥后稱重為10.7g．提示：3NaOH+FeCl₃═Fe（OH）₃↓+3NaCl
（1）上述廢水樣品反應后所得的溶液中，溶質是（寫化學式）NaCl；
（2）已知上述反應后的溶液在常溫下為不飽和溶液，請計算其中溶質的質量分數．

Answer 1

分析 （1）廢水中的鹽酸和FeCl₃兩種物質都可與加入的氫氧化鈉溶液發生反應，鹽酸先與氫氧化鈉發生中和反應，生成氯化鈉和水，而只有FeCl₃與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀，同時生成氯化鈉；
（2）因此恰好完全反應時所得溶液為氯化鈉溶液，其中溶質氯化鈉質量為兩個反應生成氯化鈉的質量和，利用質量守恒計算出所得溶液的質量，最后使用溶液中溶質質量分數公式，計算廢水樣品完全反應后的溶液里溶質的質量分數．

解答 解：
（1）廢水中的鹽酸和FeCl₃兩種物質都可與加入的氫氧化鈉溶液發生反應，氫氧化鈉先與鹽酸發生中和反應生成氯化鈉和水，后與氫氧化鐵反應，而只有FeCl₃與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鐵沉淀，同時生成氯化鈉；溶質是氯化鈉；
（2）設生成10.7g氫氧化鐵沉淀時，消耗氫氧化鈉溶液的質量為x，生成氯化鈉的質量為y
FeCl₃+3NaOH═3NaCl+Fe（OH）₃↓
       120    175.5    107
     x×20%    y       10.7g
$\frac{120}{x×20%}$=$\frac{175.5}{y}$=$\frac{107}{10.7g}$
x=60g      y=17.55g
則與鹽酸反應的氫氧化鈉溶液的質量=80g-60g=20g，設生成氯化鈉的質量為z
HCl+NaOH═NaCl+H₂O
     40   58.5
20g×20%   z
$\frac{40}{20g×20%}$=$\frac{58.5}{z}$
 z=5.85g
廢水樣品完全反應后的溶液里溶質的質量分數=$\frac{17.55g+5.85g}{80.7g+80g-10.7g}$×100%=15.6%
答案：
（1）NaCl；
（2）其中溶質的質量分數15.6%．

點評 根據質量守恒定律，廢水樣品完全反應后的溶液里溶質的質量=所取廢水的質量+所加入氫氧化鈉溶液的質量-生成沉淀的質量．