Question

8．甲是一種可用于凈水和膨化食品的鹽，由A、B、C、D、E五種短周期元素組成．甲溶于水后可電離出三種離子，其中一種是由A、B形成的10電子陽離子．A元素原子核內質子數比E的少l，D、E同主族．某同學為探究甲的組成而進行如下實驗：
①取mg甲的晶體溶于蒸餾水，配成500mL溶液；
②取少量甲溶液于試管中，逐滴滴入Ba（OH）₂溶液，生成沉淀的物質的量與滴入Ba（OH）₂溶液體積的關系如圖所示；
③取20mL甲溶液于試管中，加入過量NaOH溶液后加熱并收集產生的氣體，然后折算成標準狀況下的體積為224mL．
回答下列問題：
（1）D在元素周期表中的位置為第三周期VIA族．
（2）經測定晶體甲的摩爾質量為453g•mol^-1，其中陽離子和陰離子物質的量之比為1：1． 則晶體甲的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O                        
（3）圖象中V（Oa）：V（ab）：V（bc）=3：1：1．
（4）寫出ab段發生反應的離子方程式：2NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O
（5）配成的甲溶液物質的量濃度是0.5mol/L．

Answer 1

分析 甲由A、B、C、D、E五種短周期元素組成的一種鹽，②取少量甲溶液于試管中，逐滴滴入Ba（OH）₂溶液，生成沉淀開始增大，后沉淀減小，但沉淀最終不完全消失，則甲溶液肯定含有SO₄^2-、Al³⁺，③取20mL甲溶液于試管中，加入過量NaOH溶液后加熱并收集產生的氣體，則甲溶液中含有NH₄⁺，甲溶于電離處于三種離子，A、B形成的10電子陽離子為NH₄⁺，D、E同主族，二者應形成SO₄^2-，且A元素原子核內質子數比E的少l，則A為N元素、E為O元素、D為S元素、B為H元素、C為Al，甲溶液含有SO₄^2-、Al³⁺、NH₄⁺，陽離子和陰離子物質的量之比1：1，所以甲的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•nH₂O，經測定晶體甲的摩爾質量為453g．mol^-1，所以甲中含有結晶水為$\frac{453-237}{18}$=12，所以甲的化學式為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，oa段發生反應：2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓+（NH₄）₂SO₄，ab段發生反應：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，bc段發生反應：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，據此解答．

解答 解：甲由A、B、C、D、E五種短周期元素組成的一種鹽，②取少量甲溶液于試管中，逐滴滴入Ba（OH）₂溶液，生成沉淀開始增大，后沉淀減小，但沉淀最終不完全消失，則甲溶液肯定含有SO₄^2-、Al³⁺，③取20mL甲溶液于試管中，加入過量NaOH溶液后加熱并收集產生的氣體，則甲溶液中含有NH₄⁺，甲溶于電離處于三種離子，A、B形成的10電子陽離子為NH₄⁺，D、E同主族，二者應形成SO₄^2-，且A元素原子核內質子數比E的少l，則A為N元素、E為O元素、D為S元素、B為H元素、C為Al，甲溶液含有SO₄^2-、Al³⁺、NH₄⁺，陽離子和陰離子物質的量之比1：1，所以甲的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•nH₂O，經測定晶體甲的摩爾質量為453g．mol^-1，所以甲中含有結晶水為$\frac{453-237}{18}$=12，所以甲的化學式為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，oa段發生反應：2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓+（NH₄）₂SO₄，ab段發生反應：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，bc段發生反應：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，
（1）D為S元素，處于周期表中第三周期VIA族，
故答案為：第三周期VIA族；
（2）由上述分析可知，甲的化學式為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O；
（3）假設NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O為2mol，oa段發生反應：2NH₄Al（SO₄）₂+3Ba（OH）₂=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓+（NH₄）₂SO₄，消耗3molBa（OH）₂，生成1mol（NH₄）₂SO₄，生成2molAl（OH）₃，ab段發生反應：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，1mol（NH₄）₂SO₄消耗1molBa（OH）₂，bc段發生反應：OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，2molAl（OH）₃消耗1molBa（OH）₂，故圖象中V（Oa）：V（ab）：V（bc）=3mol：1mol：1mol=3：1：1，
故答案為：3：1：1；
（4）ab段發生反應：（NH₄）₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，離子方程式為：2NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O，
故答案為：2NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2NH₃．H₂O；
（5）實驗③中取20mL甲溶液于試管中，加入過量NaOH溶液后加熱并收集產生的氨氣為$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，則NH₄Al（SO₄）₂為0.01mol，故溶液濃度為$\frac{0.01mol}{0.02L}$=0.5mol/L，
故答案為：0.5mol/L．

點評 本題考查無機物的推斷，關鍵是根據實驗現象推斷含有的微粒，明確各階段發生的反應，是對學生綜合能力的考查，難度較大．