今有FeCl3、CuCl2和HCl组成的混合溶液67.5?g,向其中慢慢滴加溶质质量分数为20%的NaOH溶液,其反应过程如图所示:
已知Fe3+和Cu2+分别开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH如下表:
离子符号开始沉淀时溶液的pH完全沉淀时溶液的pHFe3+1.93.2Cu2+4.76.7请回答下列问题:
(1)图中a~b段表示的反应发生时,溶液的pH范围是下列选项中的______;(填序号)
①1.9~3.2??????②3.2~4.7??????③3.2~6.7??????④4.7~6.7
(2)原溶液中CuCl2的质量分数为______;
(3)求图中x的值.
网友回答
解:(1)图中a~b段表示Fe3+全部沉淀后,NaOH继续中和混合溶液中的盐酸的过程.根据“开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH”表:Fe3+全部沉淀时溶液的pH=3.2和Cu2+开始沉淀时溶液的pH=4.7,可以确定溶液的pH范围3.2~4.7.
故选:②
(2)Cu2+开始沉淀时沉淀质量为10.7g,Cu2+全部沉淀后沉淀的质量为15.6g,则生成的Cu(OH)2沉淀质量=15.6g-10.7g=4.9g;
设CuCl2的质量为y
CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl
135???????????98
y??????????? 4.9g
135:98=y:4.9g,
解之得 y=6.75g
原溶液中CuCl2的质量分数=×100%=10%
故答:10%;
(3)由反应过程图知,Fe(OH)3沉淀的质量为10.7g,图中x为完全沉淀Fe3+所消耗的NaOH溶液与开始反应时中和稀盐酸所消耗的20gNaOH溶液之和.
设生成10.7g沉淀需要质量分数为20%的NaOH溶液的质量为a
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
??????? 120???107
????? a×20%??10.7g
120:107=a×20%:10.7g,
解之得 a=60g
图中x为20g+60g=80g;
答:图中x值为80.
解析分析:解决此题首先要弄清楚反应是如何进行的.
FeCl3、CuCl2和HCl组成的混合溶液,该溶液呈酸性;
根据反应过程图可知,向该混合溶液中滴加20%的NaOH溶液20g时开始产生沉淀;
结合“开始沉淀和沉淀完全时溶液的pH”表可知,在溶液酸性较强时Fe3+与NaOH形成Fe(OH)3沉淀而Cu2+与NaOH形成Cu(OH)2沉淀需要待溶液的酸性较弱时发生;
综上所述,可得出反应中首先形成的10.7g沉淀为Fe(OH)3沉淀,Fe3+全部沉淀后,NaOH继续中和混合溶液中的盐酸,待混合溶液的pH达到4.7时,开始发生Cu2+与NaOH形成Cu(OH)2沉淀的反应,直至Cu2+全部沉淀,NaOH再继续中和混合溶液中的盐酸.
点评:准确分析向FeCl3、CuCl2和HCl组成的混合溶液中滴加NaOH溶液所发生的反应的过程是解决本题的核心.