Question

8．向100mL 3mol•L^-1硫酸铝铵【NH₄Al（SO₄）₂】溶液中逐滴加入1mol•L^-1Ba（OH）₂溶液．
（1）写出当刚好出现沉淀物质的量总量的最大值时的离子方程式（用一个式子表示）：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃•H₂O．
（2）随着Ba（OH）₂溶液体积的变化，沉淀总物质的量的变化如图所示（Y代表沉淀总物质的量/mol；X代表Ba（OH）₂溶液体积/mL）．写出B点和C点所对应的Ba（OH）₂溶液的体积：B600mL，C750mL．

Answer 1

分析 100mL3mol•L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物质的量为0.3mol．溶液含有NH₄⁺0.3mol，Al³⁺0.3mol，SO₄^2-0.6mol．
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0.9molOH^-，即加入0.45molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.45mol，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0.6molBa（OH）₂，加入1.2molOH^-，Al³⁺反应掉0.9molOH^-，生成Al（OH）₃0.3mol，剩余0.3molOH^-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0.3molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.15molBa（OH）₂，此时溶液为氨水与偏铝酸钡溶液（B到C）．

解答 解：（1）100mL3mol•L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物质的量为0.3mol．溶液含有NH₄⁺0.3mol，Al³⁺0.3mol，SO₄^2-0.6mol．
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0.9molOH^-，即加入0.45molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.45mol，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0.6molBa（OH）₂，加入1.2molOH^-，Al³⁺反应掉0.9molOH^-，生成Al（OH）₃0.3mol，剩余0.3molOH^-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，所以生成沉淀的总物质的量为最大值时的离子方程式：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃•H₂O，
故答案为：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃•H₂O；
（2）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0.9molOH^-，即加入0.45molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.45mol，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0.6molBa（OH）₂，加入1.2molOH^-，Al³⁺反应掉0.9molOH^-，生成Al（OH）₃0.3mol，剩余0.3molOH^-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，故当到达B点时，加入1mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液的体积是：$\frac{0.6mol}{1mol/L}$=0.6L=600mL，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0.3molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.15molBa（OH）₂，此时溶液为氨水与偏铝酸钡溶液．（B到C），所以到达C点时加入氢氧化钡的体积是：$\frac{0.75mol}{1mol/L}$=0.75L=750mL，
故答案为：600mL；750mL．

点评 本题考查铝化合物的性质、离子反应计算，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．