Question

3．（1）25℃時，在0.10mol/L的氨水中逐滴加入同濃度的鹽酸（不計兩者的揮發(fā)性），回答下列問題：
①當溶液pH=7時，溶液中c（NH₄⁺）= c（Cl^-）（用“＜”、“＞”、“=”填空，下同）；
②當鹽酸和氨水溶液恰好中和時，溶液中c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）某工廠用FeCl₃溶液腐蝕鍍有銅的絕緣板生產(chǎn)印刷電路．某實驗小組的同學對該廠生產(chǎn)的印刷電路后所得的廢液進行了分析：取50mL廢液，向其中加入足量的稀硝酸，生成0.02molNO；另取50mL廢液，向其中加入足量的AgNO₃溶液，析出沉淀43.05g．請回答以下問題：
①該廠原來使用的FeCl₃溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L（反應前后溶液的體積變化忽略不計）；
②廢液中各金屬陽離子的物質(zhì)的量濃度之比為C（Fe³⁺）：C（Fe²⁺）：C（Cu²⁺）=4：6：3；
③另取50mL廢液，加入一定量鐵屑，充分反應后有銅析出，則所得溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量范圍是0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)溶液中的電荷守恒來回答；
②鹽酸和氨水溶液恰好中和，指的是酸和堿的物質(zhì)的量是相等的，此時得到的溶液為氯化銨溶液；
（2）①廢液加入足量的AgNO₃溶液，生成沉淀43.05g為AgCl質(zhì)量，根據(jù)氯元素守恒計算溶液中n（FeCl₃），根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算原廢液中c（FeCl₃）；
②廢液中加入硝酸發(fā)生反應：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，根據(jù)NO計算廢液中n（Fe²⁺），再根據(jù)2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，計算溶液中n（Cu²⁺）、參加反應Fe³⁺物質(zhì)的量，進而計算廢液中n（Fe³⁺），離子濃度之比等于物質(zhì)的量之比；
③剛開始析出Cu時溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最小，F(xiàn)e³⁺完全反應，發(fā)生反應：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，Cu恰好完全析出時，溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最大，發(fā)生反應Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu，由（2）中數(shù)據(jù)結合方程式計算．

解答 解：（1）①當溶液pH=7時，即顯示中性，c（H⁺）=c（OH^-），根據(jù)電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），則溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），
故答案為：=；
②當鹽酸和氨水溶液恰好中和時，指的是酸和堿的物質(zhì)的量按照1：1反應，此時得到的溶液為氯化銨溶液，銨根離子水解導致溶液顯示酸性，即c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：＞；
（2）①廢液加入足量的AgNO₃溶液，生成沉淀43.05g為AgCl質(zhì)量，其物質(zhì)的量=$\frac{43.05g}{143.5g/mol}$=0.3mol，根據(jù)氯元素守恒，原溶液中n（FeCl₃）=$\frac{1}{3}$n（AgCl）=$\frac{1}{3}$×0.3mol=0.1mol，故原廢液中c（FeCl₃）=$\frac{0.1mol}{0.05L}$=2mol/L，
故答案為：2mol/L；
②由3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知廢液中n（Fe²⁺）=3n（NO）=0.02mol×3=0.06mol，根據(jù)2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，可知溶液n（Cu²⁺）=$\frac{1}{2}$n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$×0.06mol=0.03mol、參加反應Fe³⁺物質(zhì)的量=n（Fe²⁺）=0.06mol，故廢液中n（Fe³⁺）=0.1mol-0.06mol=0.04mol，離子濃度之比等于物質(zhì)的量之比，故c（Fe³⁺）：c（Fe²⁺）：c（Cu²⁺）=0.04mol：0.06mol：0.03mol=4：6：3，
故答案為：4：6：3；
③剛開始析出Cu時溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最小，F(xiàn)e³⁺完全反應，則：
   2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
0.04mol    0.06mol
故Fe²⁺的物質(zhì)的量極小值為0.06mol+0.06mol=0.12mol，由于析出Cu，故Fe²⁺的物質(zhì)的量最小大于0.12mol，
Cu恰好完全析出時，溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最大，則：
  Cu²⁺+Fe=Fe²⁺+Cu
0.03mol    0.03mol
故溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量最大為0.12mol+0.03mol=0.15mol，
故溶液中0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol，
故答案為：0.12mol＜n（Fe²⁺）≤0.15mol．

點評 本題考查了酸堿混合的定性判斷及溶液pH的計算、離子濃度大小比較及混合物反應的計算，題目難度中等，明確溶液酸堿性與溶液pH的關系為解答關鍵，注意掌握電荷守恒、鹽的水解原理的含義及應用方法．