Question

（每空2分，作圖3分，共13分）某結(jié)晶水合物含有兩種陽(yáng)離子和一種陰離子。稱取兩份質(zhì)量均為45.3g的該結(jié)晶水合物，分別制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開(kāi)始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多；一段時(shí)間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，加熱后共計(jì)可收集到2.24L該氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；最后白色沉淀逐漸減少并最終消失。另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液，開(kāi)始現(xiàn)象類似，但最終仍有白色沉淀；過(guò)濾，用稀硝酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6 g。

請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

（1）該結(jié)晶水合物中含有的兩種陽(yáng)離子是Al3+和________，陰離子是________。

（2）試通過(guò)計(jì)算確定：n(Al3+)＝________；該結(jié)晶水合物的化學(xué)式________ 。

（3）假設(shè)過(guò)程中向該溶液中加入的Ba(OH)2溶液的物質(zhì)的量濃度為2.0mol/L。

①加入 mLBa(OH)2溶液時(shí)，所得沉淀的總物質(zhì)的量最大。

②請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫(huà)出生成沉淀的物質(zhì)的量與加入Ba(OH)2溶液體積的關(guān)系示意圖。

 

Answer 1

（1）NH4＋ 、SO42－ ；（2） 0.1 mol ； NH4 Al (SO4)2·12H2O [或(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]

（3）①100

②

【解析】

試題分析：由于向該溶液中加入NaOH溶液，有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則該氣體是NH3，所以原溶液中含有NH4+，由于加熱后共計(jì)可收集到2.24L該氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則n(NH4+)=0.1mol；由于向該溶液中加入NaOH溶液，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，說(shuō)明含有Al3+；另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液，開(kāi)始現(xiàn)象類似，但最終仍有白色沉淀；過(guò)濾，用稀硝酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6 g。說(shuō)明含有SO42－，其物質(zhì)的量是n(SO42－)= 46.6 g÷233g/mol=0.2mol，則根據(jù)電荷守恒可知n(Al3+)=(0.2mol×2－0.1mol×1)÷3=0.1mol，所以n(結(jié)晶水)= 45.3g －(0.1mol×18g/mol＋0.1mol×27g/mol＋0.2mol×96g/mol)=1.2mol，所以n(NH4+)：n(Al3+): n(SO42－)：n(H2O)=0.1:0.1:0.2:1.2=1:1:2:12，所以該物質(zhì)的化學(xué)式是NH4 Al (SO4)2·12H2O [或(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]；（3）①由于等物質(zhì)的量的Al(OH)3與BaSO4比較質(zhì)量BaSO4大，所以沉淀達(dá)到最大值時(shí)應(yīng)該是SO42－恰好完全形成沉淀時(shí)，n(SO42－)=0.2mol，所以n (Ba(OH)2)= n(SO42－)=0.2mol;V=n÷C=0.2mol÷2.0mol/L=0.1L=100ml; ②向NH4 Al (SO4)2·12H2O的溶液中加入Ba(OH)2溶液，首先發(fā)生反應(yīng)：2NH4 Al (SO4)2＋3Ba(OH)2=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓+(NH4)2SO4；當(dāng)該反應(yīng)完全時(shí)，n (Ba(OH)2)=3/2n(NH4 Al (SO4)2)=0.15mol，其體積是V(Ba(OH)2)= 0.15mol÷2mol/L=0.075L=75ml；后再發(fā)生反應(yīng)：(NH4)2SO4＋Ba(OH)2=BaSO4↓+2NH3·H2O,由于產(chǎn)生的(NH4)2SO4的物質(zhì)的量是0.05mol,所以消耗Ba(OH)2的物質(zhì)的量也是0.05mol,其體積是0.05mol÷2mol/L=0.025L=25ml.繼續(xù)滴加Ba(OH)2，發(fā)生反應(yīng)Ba(OH)2＋2Al(OH)3=Ba(AlO2)2+4H2O.當(dāng)該反應(yīng)恰好完全發(fā)生時(shí)，n(Al(OH)3)=0.1mol，所以消耗Ba(OH)2的物質(zhì)的量是0.05mol, 其體積是0.05mol÷2mol/L=0.025L=25ml.一共消耗Ba(OH)2的體積是75ml+25ml＋25ml=125ml,然后無(wú)論如何加入Ba(OH)2，沉淀的質(zhì)量也不含發(fā)生變化，所以圖像是：

考點(diǎn)：考查溶液中離子的鑒定、物質(zhì)化學(xué)式的確定、反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量的圖像法表示的知識(shí)。