Question

4．實驗室有一瓶標簽破損的試劑，由殘留信息知該試劑的相對分子質量為453，為確定試劑的組成，同學甲進行了如下實驗：
ⅰ觀察試劑外觀為無色透明的晶體．
ⅱ取少量晶體于試管中，加熱，晶體慢慢熔化，試管口附近有大量水蒸氣凝結．
ⅲ取少量晶體溶于水，向其中逐漸滴加濃NaOH溶液，開始有大量白色沉淀產生，而后白色沉淀消失，伴有刺激性氣味的氣體生成，該氣體能使濕潤pH試紙變藍．
ⅳ稱量4.53g晶體，完全溶于水，向其中先加入稀鹽酸無明顯變化，再加入足量BaCl₂溶液，產生大量白色沉淀，經定量測定，該沉淀質量為4.66g．
（1）用離子方程式解釋步驟ⅲ中劃線部分的實驗現象：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．
（2）步驟ⅳ說明該試劑中一定含有SO₄^2-．
（3）試劑的化學式為NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．

Answer 1

分析 晶體慢慢熔化，試管口附近有大量水蒸氣凝結，說明含有水蒸氣，取少量晶體溶于水，向其中逐漸滴加濃NaOH溶液，開始有大量白色沉淀產生，后白色沉淀消失，且伴隨刺激性氣味氣體生成，該氣體能使濕潤pH試紙變藍說明是氨氣，晶體中含有鋁離子、銨根離子，稱量4.53g晶體，完全溶于水，向其中先加入稀鹽酸無明顯變化，再加入足量BaCl₂溶液，產生大量白色沉淀，經定量測定，該沉淀質量為4.66g，為硫酸鋇沉淀，說明晶體中含硫酸根離子，結合質量計算物質的量得到化學式中微粒的物質的量之比．
（1）白色沉淀消失是氫氧化鋁溶解于強堿生成偏鋁酸鈉和水，刺激性氣味氣體生成，該氣體能使濕潤pH試紙變藍說明是氨氣是銨根離子和氫氧根離子反應生成氨氣和水；
（2）溶于鹽酸無現象，加入氯化鋇生成白色沉淀為硫酸鋇沉淀，證明晶體含硫酸根離子；
（3）晶體物質的量=$\frac{4.53g}{453g/mol}$=0.01mol，含硫酸根離子物質的量=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，則化學式中含硫酸根離子2個，結合元素化合價代數和為0得到硫酸鋁銨化學式，計算得到結晶水物質的量，確定化學式．

解答 解：晶體慢慢熔化，試管口附近有大量水蒸氣凝結，說明含有水蒸氣，取少量晶體溶于水，向其中逐漸滴加濃NaOH溶液，開始有大量白色沉淀產生，后白色沉淀消失，且伴隨刺激性氣味氣體生成，該氣體能使濕潤pH試紙變藍說明是氨氣，晶體中含有鋁離子、銨根離子，稱量4.53g晶體，完全溶于水，向其中先加入稀鹽酸無明顯變化，再加入足量BaCl₂溶液，產生大量白色沉淀，經定量測定，該沉淀質量為4.66g，為硫酸鋇沉淀，說明晶體中含硫酸根離子，結合質量計算物質的量得到化學式中微粒的物質的量之比．
（1）白色沉淀消失是氫氧化鋁溶解于強堿生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，刺激性氣味氣體生成，該氣體能使濕潤pH試紙變藍說明是氨氣是銨根離子和氫氧根離子反應生成氨氣和水，反應的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O；
（2）溶于鹽酸無現象，加入氯化鋇生成白色沉淀為硫酸鋇沉淀，證明晶體含硫酸根離子，故答案為：SO₄^2-；
（3）晶體物質的量=$\frac{4.53g}{453g/mol}$=0.01mol，含硫酸根離子物質的量=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，則化學式中含硫酸根離子2個，結合元素化合價代數和為0得到硫酸鋁銨化學式，NH₄Al（SO₄）₂計算得到結晶水物質的量，n（H₂O）=$\frac{4.53-0.01mol×237g/mol}{18g/mol}$=0.12mol，化學式為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O．

點評 本題考查了物質組成的實驗探究、微粒反應特征現象的判斷、化學式計算，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．