Question

(14分)某工业原料主要成分是NH₄Cl、FeCl₃和AlCl₃。利用此原料可以得到多种工业产品。分析下面流程，回答问题。

已知：Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38

（1）用稀硫酸中和等体积等pH值的氨水和烧碱溶液，前者需要消耗的酸液体积        （填“大”“小”或“相同”）

（2）计算溶液②中Fe^3＋的物质的量浓度为                 mol/L

（3）缓冲溶液中存在的平衡体系有：          、          、         

此时溶液中c(NH₄^＋)      c(Cl^-)(填>、=、<)。

（4）在缓冲溶液中加入少量盐酸或者NaOH溶液，溶液的pH值几乎依然为9.2。简述原理：         

请举出另一种缓冲溶液的例子(写化学式)                       。

（5）常温下向较浓的溶液④中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：                                                        。

Answer

（1）大 （2分）

（2）4.0×10-20 （2分）

（3）NH4++H2ONH3·H2O+H+(Ⅰ) NH3·H2ONH4++OH-(Ⅱ) H2OH++OH-(Ⅲ) >

（4分，每空1分）

（4）当加入少量酸时，平衡体系(Ⅱ)产生的OH-与酸反应，消耗了加入的H+，当加入少量碱时，平衡体系(Ⅰ)的NH4+与碱反应，消耗了加入的OH-，从而可在一定范围内维持溶液pH大致不变。（2分）

CH3COONa-CH3COOH(或其它合理答案) （1分）

（5）AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq) +3Cl—(aq) +6H2O(l)，通入HCl气体使溶液中c(Cl—)增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体。（3分）

（从抑制铝离子水解角度答题不得分）

【解析】

试题分析：（1）pH相同的氨水和烧碱，氨水的物质的量浓度大，所以需要的酸的体积大。（2） 溶液的pH=8，氢离子浓度=10-8mol/L，氢氧根离子浓度=10-6mol/L，根据Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38计算铁离子浓度=4.0×10-20。

（3）缓冲溶液中有铵根离子，所以存在铵根离子的水解平衡，NH4++H2ONH3·H2O+H+，溶液中有一水合氨，NH3·H2ONH4++OH-，存在一水合氨的电离平衡，溶液中肯定存在水的电离平衡， H2OH++OH-。由于溶液中的pH=9.2，所以溶液显碱性，说明氢离子浓度小于氢氧根离子浓度，根据电荷守恒，所以铵根离子浓度大于氯离子浓度。（4）缓冲溶液中加入少量盐酸，平衡体系(Ⅱ)产生的OH-与酸反应，消耗了加入的H+，当加入少量碱时，平衡体系(Ⅰ)的NH4+与碱反应，消耗了加入的OH-，从而可在一定范围内维持溶液pH大致不变。类似的缓冲溶液由CH3COONa-CH3COOH。 （5） 沉淀①为氢氧化铝和氢氧化铁，加入过量氢氧化钠后溶液③为偏铝酸钠，沉淀②为氢氧化铁沉淀，溶液③中加入足量的盐酸，得到的溶液④为氯化铝溶液，在AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq) +3Cl—(aq) +6H2O(l)，通入HCl气体使溶液中c(Cl—)增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体。

考点：盐类的水解。