Question

某結晶水合物含有兩種陽離子和一種陰離子。稱取兩份質量均為45.3 g的該結晶水合物，分別制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發現溶液中出現白色沉淀并逐漸增多；一段時間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，加熱后共計可收集到2.24 L（標準狀況）該氣體；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，開始現象類似，但最終仍有白色沉淀；過濾，用稀硝酸處理沉淀物，經洗滌和干燥，得到白色固體46.6 g。

請回答以下問題：

(1)該結晶水合物中含有的兩種陽離子是___________和___________，陰離子是___________。

(2)試通過計算確定該結晶水合物的化學式。

(3)假設該過程中向該溶液中加入的NaOH溶液的物質的量濃度為5 mol·L^-1，請在下圖中畫出生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系示意圖。

Answer 1

(1)   Al³⁺ 

(2)n()=＝0.2mol

n()＝＝0.1 mol

根據離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理：n()+3n(Al³⁺)＝2n()可得：

n(Al³⁺)＝(2×0.2 mol-0.1 mol)＝0.1 mol?

n(H₂O)＝＝1.2 mol

    該結晶水合物的化學式為NH₄ Al (SO₄)₂·12H₂O 〔或(NH₄)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O〕

(3)?

 

解析：根據與NaOH、Ba(OH)₂反應的現象，可推知該結晶水合物含、Al³⁺、。

據46.6 g BaSO₄可計算：n()==0.2 mol，

據2.24 L NH₃可知n()=0.1 mol,

則：n(Al³⁺)= (2×0.2 mol-0.1 mol)=0.1 mol,

n(H₂O)=1.2 mol

n()∶n(Al³⁺)∶n()∶n(H₂O)=1∶1∶2∶12

故該結晶水合物化學式為NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O或(NH₄)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O。

由于加入NaOH時，Al³⁺先生成沉淀，需n(OH^-)=0.3 mol,V(NaOH)=60 mL，

然后與OH^-反應，需n(OH^-)=0.1 mol,V(NaOH)=20 mL,

最后Al(OH)₃溶解，需n(OH^-)=0.1 mol,V(NaOH)=20 mL，

據此可作出圖象。