Question

向100mL 0.1mol?L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]溶液中逐滴滴入0.1mol?L^-1 Ba（OH）₂溶液．随着Ba（OH）₂溶液体积V的变化，沉淀总物质的量n的变化如图所示．下列说法正确的（　　）

• A、a点的溶液呈中性
• B、a点沉淀的质量比c点沉淀的质量大
• C、b点加入Ba（OH）₂溶液的体积为250 mL
• D、至c点完成反应，反应的离子方程式可表示为：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+5OH^-→AlO₂^-+2BaSO₄↓+NH₃?H₂O+2H₂O

Answer 1

考点：离子方程式的有关计算

专题：计算题

分析：100mL 0.1mol?L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物质的量为0.01mol．溶液含有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，SO₄^2-0.02mol．
关键弄清楚反应顺序，开始滴加同时发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，当Al³⁺沉淀完全时需加入0.03molOH^-，即加入0.015molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.015mol，SO₄^2-未完全沉淀，此时溶液含有硫酸铵；（开始到a）再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀质量继续增加；当SO₄^2-完全沉淀时，共需加入0.02molBa（OH）₂，加入0.04molOH^-，Al³⁺反应掉0.03molOH^-，生成Al（OH）₃0.01mol，剩余0.01molOH^-恰好与NH₄⁺完全反应，此时溶液中NH₄⁺完全反应，此时溶液为氨水溶液；（a到b）
继续滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，发生反应Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知要使0.01molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.005molBa（OH）₂，此时溶液为氨水与偏铝酸钡溶液．（b到c）

解答： 解：100mL 0.1mol?L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物质的量为0.01mol．溶液含有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，SO₄^2-0.02mol．
关键弄清楚反应顺序，开始滴加同时发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，当Al³⁺沉淀完全时需加入0.03molOH^-，即加入0.015molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.015mol，SO₄^2-未完全沉淀，此时溶液含有硫酸铵；再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀质量继续增加，但增加幅度较前一过程小；当SO₄^2-完全沉淀时，共需加入0.02molBa（OH）₂，加入0.04molOH^-，Al³⁺反应掉0.03molOH^-，生成Al（OH）₃0.01mol，剩余0.01molOH^-恰好与NH₄⁺完全反应，此时溶液中NH₄⁺完全反应，此时溶液为氨水溶液，沉淀达最大为BaSO₄和Al（OH）₃；继续滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，发生反应Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知要使0.01molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.005molBa（OH）₂，此时溶液为氨水与偏铝酸钡溶液．
A、由分析可知，从开始到a点，发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，a点对应的沉淀为BaSO₄和Al（OH）₃，溶液的溶质是（NH₄）₂SO₄，那么该物质水解溶液呈酸性，故A错误；
B、a点沉淀的质量=0.015mol×233g/mol+0.01mol×78g/mol=4.275g，c点为硫酸钡的质量，为0.01mol×2×233g/mol=4.66g，所以质量c点＞a点，故B错误；
C、当SO₄^2-完全沉淀时，共需加入0.02molBa（OH）₂，则b点消耗氢氧化钡体积=

0.02mol

0.1mol/L

=200mL，故C错误；
D、至c点完成反应，反应的离子方程式可表示为：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+5OH^-=AlO₂^-+2BaSO₄↓+NH₃?H₂O+2H₂O，故D正确；
故选：D．

点评：本题考查铝化合物的性质及计算，难度比较大，清楚整个反应过程是解题的关键，注意NH₄⁺与Al³⁺同时存在，OH^-首先与Al³⁺反应，而NH₄⁺与Al（OH）₃同时存在，OH^-首先与NH₄⁺反应．