Question

8．甲是一种可用于净水和净化食盐水的盐，由A、B、C、D、E五种短周期元素组成．甲溶于水后可电离出三种离子，其中一种是有由A、B形成的10电子阳离子，A元素原子核内质子数比E的少1，D、E处于同主族．
某同学为探究甲的组成进行如下实验：
①取mg甲的晶体溶于蒸馏水，配成500mL溶液；
②取少量甲溶液于试管中，逐滴滴入Ba（OH）₂溶液，生成沉淀的物质的量与滴入Ba（OH）₂溶液体积的关系如图所示
③取20mL甲溶液于试管中，加入过量NaOH溶液后加热并收集产生的气体，然后折算成标准状况下的体积为224mL
回答下列问题：
（1）D在元素周期中的位置为第三周期VIA族
（2）经测定甲的摩尔质量为453g•mol^-1，其中阳离子和阴离子物质的量之比为1：1，且1mol甲含有12mol结晶水，则晶体甲的化学式为NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O
（3）图象中V（oa）：V（ab）：V（bc）=3：1：2
（4）写出ab段发生反应的离子方程式：2NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O
（5）配成的甲溶液物质的量浓度是0.5mol/L．

Answer 1

分析 甲由A、B、C、D、E五种短周期元素组成的一种盐，②取少量甲溶液于试管中，逐滴滴入Ba（OH）₂溶液，生成沉淀开始增大，后沉淀减小，但沉淀最终不完全消失，则甲溶液肯定含有SO₄^2-、Al³⁺，③取20mL甲溶液于试管中，加入过量NaOH溶液后加热并收集产生的气体，则甲溶液中含有NH₄⁺，甲溶于电离处于三种离子，A、B形成的10电子阳离子为NH₄⁺，D、E同主族，二者应形成SO₄^2-，且A元素原子核内质子数比E的少l，则A为N元素、E为O元素、D为S元素、B为H元素、C为Al．（2）中经测定晶体甲的摩尔质量为453g．mol^-1，且1mol甲晶体中含有12mol结晶水，所以阳离子和阴离子的分子量为：453-216=237，阳离子和阴离子物质的量之比1：1，根据电中性原理，其化学式为：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，oa段发生反应：2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓+（NH₄）₂SO₄，ab段发生反应：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，bc段发生反应：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，以此解答该题．

解答 解：甲由A、B、C、D、E五种短周期元素组成的一种盐，②取少量甲溶液于试管中，逐滴滴入Ba（OH）₂溶液，生成沉淀开始增大，后沉淀减小，但沉淀最终不完全消失，则甲溶液肯定含有SO₄^2-、Al³⁺，③取20mL甲溶液于试管中，加入过量NaOH溶液后加热并收集产生的气体，则甲溶液中含有NH₄⁺，甲溶于电离处于三种离子，A、B形成的10电子阳离子为NH₄⁺，D、E同主族，二者应形成SO₄^2-，且A元素原子核内质子数比E的少l，则A为N元素、E为O元素、D为S元素、B为H元素、C为Al．（2）中经测定晶体甲的摩尔质量为453g．mol^-1，且1mol甲晶体中含有12mol结晶水，所以阳离子和阴离子的分子量为：453-216=237，阳离子和阴离子物质的量之比1：1，根据电中性原理，其化学式为：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．oa段发生反应：2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓+（NH₄）₂SO₄，ab段发生反应：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，bc段发生反应：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O．
（1）D为S元素，处于周期表中第三周期VIA族，故答案为：第三周期VIA族；
（2）由上述分析可知，甲的化学式为：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，故答案为：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O；
（3）假设NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O为2mol，oa段发生反应：2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓+（NH₄）₂SO₄，消耗3molBa（OH）₂，生成1mol（NH₄）₂SO₄，生成2molAl（OH）₃，ab段发生反应：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，1mol（NH₄）₂SO₄消耗1molBa（OH）₂，bc段发生反应：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，2molAl（OH）₃消耗2molBa（OH）₂，故图象中V（Oa）：V（ab）：V（bc）=3mol：1mol：2mol=3：1：2，
故答案为：3：1：2；
（4）ab段发生反应：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，离子方程式为：2NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，
故答案为：2NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O；
（5）实验③中取20mL甲溶液于试管中，加入过量NaOH溶液后加热并收集产生的氨气为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，则NH₄Al（SO₄）₂为0.01mol，故溶液浓度为$\frac{0.01mol}{0.02L}$=0.5mol/L，
故答案为：0.5mol/L．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，关键是根据实验现象推断含有的微粒，明确各阶段发生的反应，是对学生综合能力的考查，难度较大．