Question

向物質的量之和為0.1 mol的FeCl₃和AlCl₃混合溶液中加入90 mL 4 mol·L^-1的NaOH溶液，使其充分反應。假設原溶液中Al³⁺物質的量與Al³⁺和Fe³⁺總物質的量之比為x（不考慮Fe³⁺和Al³⁺的水解情況）。

問：（1）當x=0.8時，溶液中產生的沉淀是什么？其物質的量為多少？

（2）當沉淀只有Fe(OH)₃時，計算x的取值范圍。

（3）請在圖中畫出沉淀總量n/mol隨x（0—1）變化的曲線。

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與Al(OH)₃反應

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，沉淀為Fe(OH)₃、Al(OH)₃，物質的量分別為：0.02 mol、0.02 mol

（2）沉淀只有Fe(OH)₃，無Al(OH)₃時，即Al³⁺

消耗n(OH^-)=4×0.1x+3×0.1(1-x)≤0.36 mol

得x≤0.6

所以當0＜x≤0.6時，沉淀只有Fe(OH)₃。

（3）作圖

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與Al(OH)₃反應

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，沉淀為Fe(OH)₃、Al(OH)₃，物質的量分別為0.02 mol、0.02 mol。

（2）沉淀只有Fe(OH)₃，無Al(OH)₃時，即Al³⁺

消耗n(OH^-)=4×0.1x+3×0.1(1-x)≤0.36

得x≤0.6

所以當0＜x≤0.6時，沉淀只有Fe(OH)₃。

（3）作圖