Question

（1）在飽和氯化鐵溶液中加入碳酸鈣粉末，發現碳酸鈣逐漸溶解，同時還產生的現象有①

 

，②

 

．用離子方程式表示產生上述現象的原因

 

．
（2）在飽和氯化鐵溶液中加入一種單質，也會發生類似上述現象的反應，這種單質是

 

．
A．磷    B．硫  C．鎂  D．銅
（3）向物質的量之和為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．
①當x=0.4時，溶液中產生的沉淀是

 

，其物質的量為

 

．
②當沉淀只有Fe（OH）₃時，x的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：鹽類水解的應用,化學方程式的有關計算,鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉變

專題：計算題,元素及其化合物

分析：（1）氯化鐵水解呈酸性，可使碳酸鈣溶解生成二氧化碳氣體，溶液中水解平衡正向進行生成，以此解答；
（2）飽和氯化鐵溶液中存在Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，若生成氣體和紅褐色沉淀，平衡正向進行，且加入的物質和酸反應放出氫氣；
（3）①因為Fe（OH）₃的溶度積更小，更容易沉淀，所以Fe（OH）3先沉淀，當Fe³⁺ 反應完全，Al³⁺ 再開始沉淀，當Al（OH）₃沉淀完全，NaOH加過量，Al（OH）₃開始溶解Al³⁺與剩余OH^-比例為1：4時，沉淀完全溶解為AlO₂^-、當Al³⁺、Fe³⁺ 比例為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^-物質的量大于0.16mol，Al³⁺ 全部轉為AlO₂^-，所以沉淀只有0.06molFe（OH）₃；
②一種情況是Fe³⁺ 與所有完全沉淀，需要0.12molFe³⁺，所以不成立，另一種情況是Al³⁺ 全部轉為AlO₂^-，那么Al³⁺ 有0.1Xmol，Fe³⁺ 有0.1×（1-X）mol，那么氫氧化鈉完全反應時X最大，4×0.1Xmol+3×0.1×（1-X）mol=0.36mol，解得X=0.6mol．

解答： 解：（1）氯化鐵水解呈酸性，Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，可使碳酸鈣溶解，反應的方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，反應消耗H⁺，使c（H⁺）減小，引起水解平衡向右移動，導致Fe（OH）₃增多，溶液顏色變深或溶液為紅褐色或久置有紅褐色沉淀；
故答案為：①有無色無味氣體生成； ②溶液顏色變深或溶液為紅褐色或久置有紅褐色沉淀；Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺、CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；   
（2）在飽和氯化鐵溶液中加入一種單質，也會發生類似上述現象的反應，平衡正向進行，且加入的物質和酸反應放出氫氣，選項中AB是非金屬單質不能和酸反應，銅是金屬不能和稀酸反應，鎂和溶液中稀酸反應生成氫氣，促進平衡正向進行，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；
故答案為：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   
說明OH^-離子有剩余，則Al³⁺全部生產偏鋁酸根；
溶液中產生的沉淀是Fe（OH）₃，物質的量為0.06mol；
故答案為：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    對照題①的情況，n（也就是0.4x）必須小于等于剩余的 n（OH^-）時，即0.4x＜0.06+0.3x時Al³⁺才會全部生產偏鋁酸根，得x＜0.6，x大于0混合液所以肯定有Al³⁺，x肯定大于0，當沉淀只有Fe（OH）₃時，x的取值范圍是0＜X≤0.6；
故答案為：0＜X≤0.6．

點評：本題考查了物質性質的分析判斷，化學方程式的定量計算與分析討論，注意氫氧化鋁的生成與溶解，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．