Question

15．某結(jié)晶水合物A含有兩種陽離子和一種陰離子．將溶有90.60gA的水溶液分成兩等份，向第一份逐滴加入NaOH溶液，溶液先出現(xiàn)白色沉淀后完全溶解，此過程中產(chǎn)生2.24L（標準狀況）刺激性氣味的氣體．向第二份加入過量的Ba（OH）₂溶液，過濾，用稀硝酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.60g．
請回答以下問題：
（1）A的摩爾質(zhì)量為453g/mol．
（2）試通過計算確定該結(jié)晶水合物的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O[或（NH₄）₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O]．
（3）若第二份加入75.00mL2.00mol•L^-1的Ba（OH）₂溶液，則得到的沉淀質(zhì)量為42.75g．

Answer 1

分析 （1）能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體是氨氣，證明銨根離子的存在，白色溶于氫氧化鈉的沉淀是氫氧化鋁，和Ba（OH）₂溶液反應生成的白色不溶于硝酸的白色沉淀是硫酸鋇，結(jié)合電荷守恒和原子守恒確定該結(jié)晶水化合物的化學式，從而確定其摩爾質(zhì)量；
（2）根據(jù)（1）可知該結(jié)晶水化合物的化學式；
（3）過量的Ba（OH）₂溶液發(fā)生NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+AlO₂^-+2H₂O，n[Ba（OH）₂]=2.0mol/L×0.075L=0.15mol，若堿不足，生成沉淀為硫酸鋇和氫氧化鋁，結(jié)合過量判斷計算．

解答 解：（1）一份加入足量Ba（OH）₂溶液，生成白色沉淀，過濾，用稀硝酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6g，說明含有硫酸根離子；加入NaOH溶液，一段時間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，該氣體是氨氣，證明一定含有NH₄⁺；向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多，最后白色沉淀逐漸減少并最終消失，證明一定含有Al³⁺，由題中信息可知45.3g的該結(jié)晶水合物中：n（SO₄^2-）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$，n（NH₄⁺）=n（NH₃）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$，根據(jù)離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理：n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=2n（SO₄^2-）可得：n（Al³⁺）=$\frac{1}{3}$（2×0.2mol-0.1 mol）=0.1 mol，根據(jù)質(zhì)量守恒可知45.3g該結(jié)晶水化合物中含有水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=$\frac{45.3g-0.1mol×（27+18）g/mol-0.2mol×96g/mol}{18g/mol}$=1.2mol，
所以該結(jié)晶水合物中：m（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，
故該結(jié)晶水合物的化學式為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O[或（NH₄）₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O]，其摩爾質(zhì)量為453g/mol，
故答案為：453g/mol；
（2）根據(jù)（1）可知該結(jié)晶水合物的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O[或（NH₄）₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O]，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O[或（NH₄）₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O]；
（3）45.3g晶體的物質(zhì)的量=$\frac{45.3g}{453g/mol}$，n（Ba（OH）₂）=2.0mol/L×0.075L=0.15mol，n（NH₄Al（SO₄）₂）：n（Ba（OH）₂）=0.1mol：0.15mol=$\frac{2}{3}$＞$\frac{1}{2}$，所以氫氧化鋇不足量，根據(jù)原子守恒知，生成n（BaSO₄）=n（Ba（OH）₂）=0.15mol，生成n（Al（OH）₃）=$\frac{2}{3}$n（Ba（OH）₂）=0.1mol，所以沉淀的質(zhì)量=0.15mol×233g/mol+0.1mol×78g/mol=34.95g+7.8g=42.75g，
故答案為：42.75g．

點評 本題考查化學反應方程式的計算，為高頻考點，題目難度中等，把握發(fā)生的反應及離子檢驗、物質(zhì)的量計算為解答的關(guān)鍵，注意守恒法及過量判斷為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查．