Question

【題目】某結(jié)晶水合物含有兩種陽(yáng)離子和一種陰離子。稱取兩份質(zhì)量均為45.3g的該結(jié)晶水合物，分別制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多；一段時(shí)間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，加熱后共計(jì)可收集到2.24L該氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；最后白色沉淀逐漸減少并最終消失。另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液，開始現(xiàn)象類似，但最終仍有白色沉淀；過(guò)濾，用稀硝酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6 g。

請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

⑴ 該結(jié)晶水合物中含有的兩種陽(yáng)離子是________和________，陰離子是_________。

⑵ 試通過(guò)計(jì)算確定該結(jié)晶水合物的化學(xué)式。________

⑶ 假設(shè)過(guò)程中向該溶液中加入的NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為5mol·L－1，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液體積的關(guān)系________

Answer 1

【答案】NH4＋ Al3＋ SO42－ NH4Al (SO4)2·12H2O [或(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]

【解析】

(1)一份加入足量Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀，過(guò)濾，用稀硝酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6g，說(shuō)明含有SO42－；加入NaOH溶液，一段時(shí)間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，該氣體是NH3，證明一定含有NH4＋；向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多，最后白色沉淀逐漸減少并最終消失，證明一定含有Al3＋；

(2)由題中信息可知45.3g的該結(jié)晶水合物中： ，，根據(jù)離子化合物中陰、陽(yáng)離子電荷平衡的原理：n(NH4＋)+3n(Al3+)=2n(SO42-)可得：n(Al3+)=×(2×0.2mol-0.1mol)=0.1mol，n(H2O)= ，該結(jié)晶水合物中：n(NH4＋)：n(Al3＋)：n(SO42－)：n(H2O)=0.1mol:0.1mol:0.2mol:1.2mol=1:1:2:12，所以，該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為NH4Al(SO4)2·12H2O[或(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]；

(3)根據(jù)前面的分析，45.3g樣品中含有n(NH4＋)= 0.1mol，n(Al3+)=0.1mol，滴加NaOH，先與Al3＋反應(yīng)生成Al(OH)3，再與NH4＋反應(yīng)生成NH3·H2O，Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，沉淀溶解；根據(jù)化學(xué)方程式，開始生成0.1molAl(OH)3，

消耗0.3molNaOH，則NaOH的體積，

再生成NH3·H2O，根據(jù)化學(xué)方程式

消耗0.1molNaOH，則NaOH的體積，

Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，沉淀溶解，根據(jù)化學(xué)方程式

，

消耗0.1molNaOH，則NaOH的體積，

按照數(shù)據(jù)作圖，圖形如圖。