Question

4．实验室有一瓶标签破损的试剂，由残留信息知该试剂的相对分子质量为453，为确定试剂的组成，同学甲进行了如下实验：
ⅰ观察试剂外观为无色透明的晶体．
ⅱ取少量晶体于试管中，加热，晶体慢慢熔化，试管口附近有大量水蒸气凝结．
ⅲ取少量晶体溶于水，向其中逐渐滴加浓NaOH溶液，开始有大量白色沉淀产生，而后白色沉淀消失，伴有刺激性气味的气体生成，该气体能使湿润pH试纸变蓝．
ⅳ称量4.53g晶体，完全溶于水，向其中先加入稀盐酸无明显变化，再加入足量BaCl₂溶液，产生大量白色沉淀，经定量测定，该沉淀质量为4.66g．
（1）用离子方程式解释步骤ⅲ中划线部分的实验现象：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．
（2）步骤ⅳ说明该试剂中一定含有SO₄^2-．
（3）试剂的化学式为NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．

Answer 1

分析 晶体慢慢熔化，试管口附近有大量水蒸气凝结，说明含有水蒸气，取少量晶体溶于水，向其中逐渐滴加浓NaOH溶液，开始有大量白色沉淀产生，后白色沉淀消失，且伴随刺激性气味气体生成，该气体能使湿润pH试纸变蓝说明是氨气，晶体中含有铝离子、铵根离子，称量4.53g晶体，完全溶于水，向其中先加入稀盐酸无明显变化，再加入足量BaCl₂溶液，产生大量白色沉淀，经定量测定，该沉淀质量为4.66g，为硫酸钡沉淀，说明晶体中含硫酸根离子，结合质量计算物质的量得到化学式中微粒的物质的量之比．
（1）白色沉淀消失是氢氧化铝溶解于强碱生成偏铝酸钠和水，刺激性气味气体生成，该气体能使湿润pH试纸变蓝说明是氨气是铵根离子和氢氧根离子反应生成氨气和水；
（2）溶于盐酸无现象，加入氯化钡生成白色沉淀为硫酸钡沉淀，证明晶体含硫酸根离子；
（3）晶体物质的量=$\frac{4.53g}{453g/mol}$=0.01mol，含硫酸根离子物质的量=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，则化学式中含硫酸根离子2个，结合元素化合价代数和为0得到硫酸铝铵化学式，计算得到结晶水物质的量，确定化学式．

解答 解：晶体慢慢熔化，试管口附近有大量水蒸气凝结，说明含有水蒸气，取少量晶体溶于水，向其中逐渐滴加浓NaOH溶液，开始有大量白色沉淀产生，后白色沉淀消失，且伴随刺激性气味气体生成，该气体能使湿润pH试纸变蓝说明是氨气，晶体中含有铝离子、铵根离子，称量4.53g晶体，完全溶于水，向其中先加入稀盐酸无明显变化，再加入足量BaCl₂溶液，产生大量白色沉淀，经定量测定，该沉淀质量为4.66g，为硫酸钡沉淀，说明晶体中含硫酸根离子，结合质量计算物质的量得到化学式中微粒的物质的量之比．
（1）白色沉淀消失是氢氧化铝溶解于强碱生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，刺激性气味气体生成，该气体能使湿润pH试纸变蓝说明是氨气是铵根离子和氢氧根离子反应生成氨气和水，反应的离子方程式为：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O；
（2）溶于盐酸无现象，加入氯化钡生成白色沉淀为硫酸钡沉淀，证明晶体含硫酸根离子，故答案为：SO₄^2-；
（3）晶体物质的量=$\frac{4.53g}{453g/mol}$=0.01mol，含硫酸根离子物质的量=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，则化学式中含硫酸根离子2个，结合元素化合价代数和为0得到硫酸铝铵化学式，NH₄Al（SO₄）₂计算得到结晶水物质的量，n（H₂O）=$\frac{4.53-0.01mol×237g/mol}{18g/mol}$=0.12mol，化学式为：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，
故答案为：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．

点评 本题考查了物质组成的实验探究、微粒反应特征现象的判断、化学式计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．