Question

将由FeSO₄、Ba（OH）₂、AlCl₃三种固体组成的混合物溶于足量的水中，用玻棒搅拌，充分溶解，一段时间后，向稳定的混合物溶液中滴加1mol•L^-1的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉淀的物质的量关系如图所示．下列有关判断不正确的是（ ）

A．AB段发生反应的离子方程式为：Ba²⁺+SO₄^2-+2H⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O
B．D点表示的溶液呈酸性
C．C点表示的沉淀的化学式为Al（OH）₃、BaSO₄、Fe（OH）₂
D．混合物中FeSO₄和AlCl₃的物质的量相等

Answer

由图可知最终沉淀0.05mol为BaSO4，由钡离子守恒可知，固体混合物中n[Ba（OH）2]=0.05mol，根据图象知，未加H2SO4前A点的沉淀为0.02mol，小于0.05mol，说明FeSO4完全反应，Ba2+有剩余．
由A→B一定发生反应Ba2++SO42-=BaSO4↓，加入20ml硫酸，硫酸的物质的量为0.02mol，由图可知沉淀量增加0.04mol-0.02mol=0.02mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量，故不可能发生反应AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，该反应硫酸的物质的量与沉淀的物质的量之比为1：2，也不会发生其它沉淀的溶解反应，否则沉淀量增加不可能为0.02mol，说明加入的20ml硫酸只与氢氧化钡反应．
故未加H2SO4前A点的溶液中Ba（OH）2有剩余，剩余三种固体组成的混合物溶于足量的水中，用玻璃棒搅拌，充分溶解，一段时间发生反应：FeSO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O．故A点沉淀为Fe（OH）3、BaSO4，由方程式可知n[Fe（OH）3]=n（BaSO4）=0.01mol，此时Al3+变为AlO2-，
可知n（FeSO4）=0.01mol；
由B→C，加入5ml硫酸，硫酸的物质的量为0.005mol，由图可知沉淀量增加0.055mol-0.04mol=0.015mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量的3倍，故发生反应Ba2++SO42-=BaSO4↓，AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，由方程式可知，该阶段生成BaSO4为0.005mol，生成Al（OH）3为0.01mol．故C的沉淀为Fe（OH）3、BaSO4、Al（OH）3．
由C→D，加入15ml硫酸，硫酸的物质的量为0.015mol，由图可知沉淀量增加0.06mol-0.055mol=0.005mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量的倍，沉淀量达最大值，不可能单独发生Ba2++SO42-=BaSO4↓（沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量）或AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓（沉淀的物质的量是硫酸的2倍）或二者都发生；故该阶段发生反应Ba2++SO42-=BaSO4↓（生产硫酸钡多）、Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O、Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O（沉淀溶解少）．说明C点AlO2-完全反应，D点的溶液含有Al3+、Fe3+．Ba2+沉淀完全．溶液为Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3．
D→E发生反应Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O、Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O，E点完全溶解，溶液为Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3．
由C→E共消耗30mLH2SO4，而0.01molFe（OH）3消耗15mLH2SO4，可知Al（OH）3消耗15mLH2SO4，判定n[Al（OH）3]=n[Fe（OH）3]=0.01mol，可知原混合固体中n（AlCl3）=0.01mol．
【解析】
由图可知最终沉淀0.05mol为BaSO4，由钡离子守恒可知，固体混合物中n[Ba（OH）2]=0.05mol，根据图象知，未加H2SO4前A点的沉淀为0.02mol，小于0.05mol，说明FeSO4完全反应，Ba2+有剩余．
由A→B一定发生反应Ba2++SO42-=BaSO4↓，加入20ml硫酸，硫酸的物质的量为0.02mol，由图可知沉淀量增加0.04mol-0.02mol=0.02mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量，故不可能发生反应AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，该反应硫酸的物质的量与沉淀的物质的量之比为1：2，也不会发生其它沉淀的溶解反应，否则沉淀量增加不可能为0.02mol，说明加入的20ml硫酸只与氢氧化钡反应．
故未加H2SO4前A点的溶液中Ba（OH）2有剩余，剩余三种固体组成的混合物溶于足量的水中，用玻璃棒搅拌，充分溶解，一段时间发生反应：FeSO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O．故A点沉淀为Fe（OH）3、BaSO4，由方程式可知n[Fe（OH）3]=n（BaSO4）=0.01mol，此时Al3+变为AlO2-，可知原混合物固体中n（FeSO4）=0.01mol；
由B→C，加入5ml硫酸，硫酸的物质的量为0.005mol，由图可知沉淀量增加0.055mol-0.04mol=0.015mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量的3倍，故发生反应Ba2++SO42-=BaSO4↓，AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，由方程式可知，该阶段生成BaSO4为0.005mol，生成Al（OH）3为0.01mol．故C的沉淀为Fe（OH）3、BaSO4、Al（OH）3．
由C→D，加入15ml硫酸，硫酸的物质的量为0.015mol，由图可知沉淀量增加0.06mol-0.055mol=0.005mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量的倍，沉淀量达最大值，不可能单独发生Ba2++SO42-=BaSO4↓（沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量）或AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓（沉淀的物质的量是硫酸的2倍）或二者都发生；故该阶段发生反应Ba2++SO42-=BaSO4↓、Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O、Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O．说明C点AlO2-完全反应，D点的溶液含有Al3+、Fe3+．Ba2+沉淀完全．溶液为Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3．
D→E发生反应Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O、Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O，E点完全溶解，溶液为Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3．
由C→E共消耗30mLH2SO4，而0.01molFe（OH）3消耗15mLH2SO4，可知Al（OH）3消耗15mLH2SO4，判定n[Al（OH）3]=n[Fe（OH）3]=0.01mol，可知原混合固体中n（AlCl3）=0.01mol．
A、由上述分析可知，硫酸只与氢氧化钡反应，反应离子方程式为Ba2++SO42-+2H++2OH-=BaSO4↓+2H2O，故A正确；
B、由上述分析可知，D点的溶液含有Al3+、Fe3+，溶液为Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3，Al3+、Fe3+水解，溶液呈酸性，故B正确；
C、由上述分析可知，C的沉淀为Fe（OH）3、BaSO4、Al（OH）3，故C错误；
D、由上述分析可知，原混合固体中n（FeSO4）=0.01mol，n（AlCl3）=0.01mol，故D正确．
故选：C．