Question

（每空2分，作图3分，共13分）某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为45.3g的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到2.24L该气体（标准状况）；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6 g。

请回答以下问题：

（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子是Al3+和________，阴离子是________。

（2）试通过计算确定：n(Al3+)＝________；该结晶水合物的化学式________ 。

（3）假设过程中向该溶液中加入的Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为2.0mol/L。

①加入 mLBa(OH)2溶液时，所得沉淀的总物质的量最大。

②请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入Ba(OH)2溶液体积的关系示意图。

 

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】

试题分析：由于向该溶液中加入NaOH溶液，有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则该气体是NH3，所以原溶液中含有NH4+，由于加热后共计可收集到2.24L该气体（标准状况），则n(NH4+)=0.1mol；由于向该溶液中加入NaOH溶液，发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失，说明含有Al3+；另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6 g。说明含有SO42－，其物质的量是n(SO42－)= 46.6 g÷233g/mol=0.2mol，则根据电荷守恒可知n(Al3+)=(0.2mol×2－0.1mol×1)÷3=0.1mol，所以n(结晶水)= 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，所以该物质的化学式是NH4 Al (SO4)2·12H2O [或(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]；（3）①由于等物质的量的Al(OH)3与BaSO4比较质量BaSO4大，所以沉淀达到最大值时应该是SO42－恰好完全形成沉淀时，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，首先发生反应：2NH4 Al (SO4)2＋3Ba(OH)2=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓+(NH4)2SO4；当该反应完全时，n (Ba(OH)2)=3/2n(NH4 Al (SO4)2)=0.15mol，其体积是V(Ba(OH)2)= 0.15mol÷2mol/L=0.075L=75ml；后再发生反应：(NH4)2SO4＋Ba(OH)2=BaSO4↓+2NH3·H2O,由于产生的(NH4)2SO4的物质的量是0.05mol,所以消耗Ba(OH)2的物质的量也是0.05mol,其体积是0.05mol÷2mol/L=0.025L=25ml.继续滴加Ba(OH)2，发生反应Ba(OH)2＋2Al(OH)3=Ba(AlO2)2+4H2O.当该反应恰好完全发生时，n(Al(OH)3)=0.1mol，所以消耗Ba(OH)2的物质的量是0.05mol, 其体积是0.05mol÷2mol/L=0.025L=25ml.一共消耗Ba(OH)2的体积是75ml+25ml＋25ml=125ml,然后无论如何加入Ba(OH)2，沉淀的质量也不含发生变化，所以图像是：

考点：考查溶液中离子的鉴定、物质化学式的确定、反应产生的沉淀的质量的图像法表示的知识。