Question

【题目】NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品；NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题：

（1）NH4Al(SO4)2可作净水剂，其原理是_____________(用必要的化学用语和相关文字说明)。

（2）相同条件下，0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中的c(NH4+)________(填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中的c(NH4+)。

（3）浓度均为0.1 mol·L-1的几种电解质溶液的pH随温度变化的曲线如图所示:

①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH随温度变化的曲线是________，导致pH随温度变化的原因是________________________________________________；

②20 ℃时，0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=____________。

（4）室温时，向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液，溶液pH与NaOH溶液体积的关系如图所示：

试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是________点；在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是______________________________________。

（5）难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡。25℃，某NH4Al(SO4)2溶液里c(Al3+)=0.1molL﹣1，使Al3+开始沉淀的pH为________。（25℃时，Al(OH)3的Ksp=1×10-34）

Answer 1

【答案】 Al3+ + 3H2O Al(OH)3(胶体) + 3H+，Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降，从而达到净水目的 小于 I NH4Al(SO4)2水解使溶液呈酸性，升高温度使NH4+、Al3+水解程度增大，pH减小 10-3 mol·L-1 或（10-3 - 10-11）mol·L-1 a c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+) 3

【解析】(1) Al3+ 为弱碱的阳离子，水解生成Al(OH)3胶体，Al3+ + 3H2O Al(OH)3(胶体) + 3H+，胶体具有较强的吸附能力，可除去颗粒状杂质，使水达到净化的目的；

(2) 在NH4Al(SO4)2溶液中，NH4+和Al3+ 都是弱碱的阳离子，水解呈酸性，所以Al3+ 的水解对NH4+的水解起抑制作用，但抑制程度不大，而在NH4HSO4溶液中，完全电离出来的H+浓度很大，对NH4+的水解抑制程度很大，所以前者的c(NH4+)小于后者的c(NH4+)；

(3) ① NH4Al(SO4)2在溶液中因水解使溶液呈酸性，即pH<7, 又水解是吸热反应，随着温度的升高，水解程度增大，生成的c(H+)增大，pH减小，因此曲线I是正确的；② 20 ℃ 时，NH4Al(SO4)2溶液的pH=3, 即c(H+)=1.0×10-3 mol·L-1，溶液中存在的电荷守恒为2c(SO42-) +c(OH-)=c(NH4+) +3c(Al3+)+ c(H+)，则2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)= c(H+)- c(OH-)= 1.0×10-3 mol·L-1—1.0×10-11 mol·L-1=1.0×10-3 mol·L-1；

(4) NH4HSO4完全电离产生的H+抑制水的电离，使水的电离程度减小，NH4+的水解促进水的电离，使水的电离程度增大，但水解程度很小，所以H+抑制水的电离是主要的，此时水的电离程度很小，随着NaOH的加入，当H+被完全中和后，NH4+的水解促进水的电离起主要作用，溶液呈弱酸性，水的电离程度最大，即图象中的a点水的电离程度最大；在b点pH=7，即c(H+)=c(OH-)1.0×10-7 mol·L-1，溶液呈中性，此时溶液中发生的反应为2NH4HSO4 +2NaOH= (NH4)2SO4+Na2SO4+ H2O和极少量的(NH4)2SO4+2NaOH= Na2SO4+ NH3·H2O，因此溶液中c(Na2SO4)> c[(NH4)2SO4]，则有c(Na+)>c(SO42-)> c(NH4+) >c(OH-) =c(H+)。

(5)已知25℃ Al(OH)3的Ksp=1×10-34，当c(Al3+)=0.1 molL﹣1时，要使Al3+开始沉淀则c(OH-)= = =1×10-11 molL﹣1，求得pH=3。