题目
2、(本题8分)在 .16molcdot (L)^-1 的FeCl3溶液中,加入20mL含 .2molcdot (L)^-1-|||-的NH3及 .0molcdot (L)^-1 N(H)_(4)Cl 的混合溶液,混合达到平衡后,问有无Fe(OH)3-|||-沉淀的生成?已知: _(0)^theta (N(H)_(3))=1.8times (10)^-5 . _(sp)^theta (Fe((OH))_(3))=2.8times (10)^-39
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算混合后溶液中各物质的浓度
混合后溶液的总体积为 $20mL + 20mL = 40mL$。FeCl3溶液中Fe3+的浓度为 $0.16mol\cdot {L}^{-1}$，混合后Fe3+的浓度为 $0.16mol\cdot {L}^{-1} \times \frac{20mL}{40mL} = 0.08mol\cdot {L}^{-1}$。NH3的浓度为 $0.2mol\cdot {L}^{-1}$，混合后NH3的浓度为 $0.2mol\cdot {L}^{-1} \times \frac{20mL}{40mL} = 0.1mol\cdot {L}^{-1}$。NH4Cl的浓度为 $2.0mol\cdot {L}^{-1}$，混合后NH4+的浓度为 $2.0mol\cdot {L}^{-1} \times \frac{20mL}{40mL} = 1.0mol\cdot {L}^{-1}$。
步骤 2：计算混合溶液中OH-的浓度
根据氨水的解离平衡常数 ${K}_{0}^{\theta }(N{H}_{3})=1.8\times {10}^{-5}$，可以计算出混合溶液中OH-的浓度。${K}_{0}^{\theta }(N{H}_{3}) = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}$，代入已知浓度，得到 $1.8\times {10}^{-5} = \frac{1.0mol\cdot {L}^{-1} \times [OH^-]}{0.1mol\cdot {L}^{-1}}$，解得 $[OH^-] = 1.8\times {10}^{-6}mol\cdot {L}^{-1}$。
步骤 3：计算混合溶液中Fe(OH)3的离子积
Fe(OH)3的离子积 $Q = [Fe^{3+}][OH^-]^3$，代入已知浓度，得到 $Q = 0.08mol\cdot {L}^{-1} \times (1.8\times {10}^{-6}mol\cdot {L}^{-1})^3 = 4.67\times {10}^{-19}mol^4\cdot {L}^{-4}$。
步骤 4：判断是否有Fe(OH)3沉淀生成
比较离子积 $Q$ 和溶度积常数 ${K}_{sp}^{\theta }(Fe{(OH)}_{3})=2.8\times {10}^{-39}$，因为 $Q > {K}_{sp}^{\theta }(Fe{(OH)}_{3})$，所以有Fe(OH)3沉淀生成。
混合后溶液的总体积为 $20mL + 20mL = 40mL$。FeCl3溶液中Fe3+的浓度为 $0.16mol\cdot {L}^{-1}$，混合后Fe3+的浓度为 $0.16mol\cdot {L}^{-1} \times \frac{20mL}{40mL} = 0.08mol\cdot {L}^{-1}$。NH3的浓度为 $0.2mol\cdot {L}^{-1}$，混合后NH3的浓度为 $0.2mol\cdot {L}^{-1} \times \frac{20mL}{40mL} = 0.1mol\cdot {L}^{-1}$。NH4Cl的浓度为 $2.0mol\cdot {L}^{-1}$，混合后NH4+的浓度为 $2.0mol\cdot {L}^{-1} \times \frac{20mL}{40mL} = 1.0mol\cdot {L}^{-1}$。
步骤 2：计算混合溶液中OH-的浓度
根据氨水的解离平衡常数 ${K}_{0}^{\theta }(N{H}_{3})=1.8\times {10}^{-5}$，可以计算出混合溶液中OH-的浓度。${K}_{0}^{\theta }(N{H}_{3}) = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}$，代入已知浓度，得到 $1.8\times {10}^{-5} = \frac{1.0mol\cdot {L}^{-1} \times [OH^-]}{0.1mol\cdot {L}^{-1}}$，解得 $[OH^-] = 1.8\times {10}^{-6}mol\cdot {L}^{-1}$。
步骤 3：计算混合溶液中Fe(OH)3的离子积
Fe(OH)3的离子积 $Q = [Fe^{3+}][OH^-]^3$，代入已知浓度，得到 $Q = 0.08mol\cdot {L}^{-1} \times (1.8\times {10}^{-6}mol\cdot {L}^{-1})^3 = 4.67\times {10}^{-19}mol^4\cdot {L}^{-4}$。
步骤 4：判断是否有Fe(OH)3沉淀生成
比较离子积 $Q$ 和溶度积常数 ${K}_{sp}^{\theta }(Fe{(OH)}_{3})=2.8\times {10}^{-39}$，因为 $Q > {K}_{sp}^{\theta }(Fe{(OH)}_{3})$，所以有Fe(OH)3沉淀生成。