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45.3g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2.24L該氣體（標準狀況），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46.6g．請回答以下問題：
（1）該結晶水合物中含有的兩種陽離子和一種陰離子是

 

．
（2）試通過計算確定該結晶水合物的化學式

 

．
（3）寫出加入過量的Ba（OH）₂溶液發生的離子反應方程式：

 

；
（4）假設過程中向該溶液中加入的Ba（OH）₂溶液的物質的量濃度為2.0mol?L^-1．則加入

 

mL Ba（OH）₂溶液時，所得沉淀的總物質的量最大．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體是氨氣，證明銨根離子的存在，白色溶于氫氧化鈉的沉淀是氫氧化鋁，和Ba（OH）₂溶液反應生成的白色不溶于硝酸的白色沉淀是硫酸鋇；
（2）根據電荷守恒和原子守恒來計算回答；
（3）NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和過量的Ba（OH）₂ 反應生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鈉、一水合氨；
（4）將Ba（OH）₂溶液逐漸滴加入到明礬溶液中，當Al³⁺完全沉淀時，離子方程式為：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓；當SO₄^2-完全沉淀時，離子方程式為：Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O，所以沉淀的總物質的量最大應為：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓．

解答： 解：（1）一份加入足量Ba（OH）₂溶液，生成白色沉淀，過濾，用稀硝酸處理沉淀物，經洗滌和干燥，得到白色固體46.6g，說明含有硫酸根離子；加入NaOH溶液，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，該氣體是氨氣，證明一定含有銨根離子；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，最后白色沉淀逐漸減少并最終消失，證明一定含有鋁離子，
故答案為：NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（2）由題中信息可知45.3g的該結晶水合物中：n（SO₄^2-）=

46.6g

233g/mol

=0.2mol，n（NH₄⁺）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1 mol，根據離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理：n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=2n（SO₄^2-）可得：n（Al³⁺）=

1

3

×（2×0.2mol-0.1 mol）=0.1 mol，n（H₂O）=

45.3g-0.1mol×27g/mol-0.1mol×18g/mol-0.2mol×96g/mol

18g/mol

=1.2mol，該結晶水合物中：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，所以，該結晶水合物的化學式為NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O[或（NH₄）₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O]，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O[或（NH₄）₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O]；
（3）NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和過量的Ba（OH）₂ 反應生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鈉、一水合氨，反應的離子方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃?H₂O+AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃?H₂O+AlO₂^-+2H₂O；
（4）假設為明礬（KAl（SO₄）₂）為1mol，當Al³⁺完全沉淀時，離子方程式為2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓，沉淀的物質的量為5mol，當SO₄^2-完全沉淀時，離子方程式為Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O，沉淀的物質的量為2mol，所以沉淀的總物質的量最大應為：2Al³⁺+3SO₄^2-+3Ba²⁺+6OH^-=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓，45.3g的該結晶水合物中：n（Al³⁺）=

1

3

×（2×0.2mol-0.1 mol）=0.1 mol，所以需Ba（OH）₂的物質的量為0.1mol×

1

2

×3=0.15mol，C×V=n，0.15mol=2.0mol?L^-1×V，V=0.075mL=75mL，
故答案為：75．

點評：本題考查離子的檢驗和推斷、離子方程式的書寫，題目難度中等，注意從守恒的角度推斷結晶水合物的化學式，注意掌握離子方程式的書寫原則，正確判斷反應物離子的過量情況是書寫離子方程式的關鍵．