Question

【題目】NH4Al(SO4)2是食品加工中最為快捷的食品添加劑，用于焙烤食品；NH4HSO4在分析試劑、醫藥、電子工業中用途廣泛。請回答下列問題：

（1）NH4Al(SO4)2可作凈水劑，其原理是_____________(用必要的化學用語和相關文字說明)。

（2）相同條件下，0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中的c(NH4+)________(填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中的c(NH4+)。

（3）濃度均為0.1 mol·L-1的幾種電解質溶液的pH隨溫度變化的曲線如圖所示:

①其中符合0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液的pH隨溫度變化的曲線是________，導致pH隨溫度變化的原因是________________________________________________；

②20 ℃時，0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)=____________。

（4）室溫時，向100 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液，溶液pH與NaOH溶液體積的關系如圖所示：

試分析圖中a、b、c、d四個點，水的電離程度最大的是________點；在b點，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是______________________________________。

（5）難溶電解質在水溶液中存在溶解平衡。25℃，某NH4Al(SO4)2溶液里c(Al3+)=0.1molL﹣1，使Al3+開始沉淀的pH為________。（25℃時，Al(OH)3的Ksp=1×10-34）

Answer 1

【答案】 Al3+ + 3H2O Al(OH)3(膠體) + 3H+，Al(OH)3膠體吸附懸浮顆粒使其沉降，從而達到凈水目的 小于 I NH4Al(SO4)2水解使溶液呈酸性，升高溫度使NH4+、Al3+水解程度增大，pH減小 10-3 mol·L-1 或（10-3 - 10-11）mol·L-1 a c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+) 3

【解析】(1) Al3+ 為弱堿的陽離子，水解生成Al(OH)3膠體，Al3+ + 3H2O Al(OH)3(膠體) + 3H+，膠體具有較強的吸附能力，可除去顆粒狀雜質，使水達到凈化的目的；

(2) 在NH4Al(SO4)2溶液中，NH4+和Al3+ 都是弱堿的陽離子，水解呈酸性，所以Al3+ 的水解對NH4+的水解起抑制作用，但抑制程度不大，而在NH4HSO4溶液中，完全電離出來的H+濃度很大，對NH4+的水解抑制程度很大，所以前者的c(NH4+)小于后者的c(NH4+)；

(3) ① NH4Al(SO4)2在溶液中因水解使溶液呈酸性，即pH<7, 又水解是吸熱反應，隨著溫度的升高，水解程度增大，生成的c(H+)增大，pH減小，因此曲線I是正確的；② 20 ℃ 時，NH4Al(SO4)2溶液的pH=3, 即c(H+)=1.0×10-3 mol·L-1，溶液中存在的電荷守恒為2c(SO42-) +c(OH-)=c(NH4+) +3c(Al3+)+ c(H+)，則2c(SO42-)-c(NH4+)-3c(Al3+)= c(H+)- c(OH-)= 1.0×10-3 mol·L-1—1.0×10-11 mol·L-1=1.0×10-3 mol·L-1；

(4) NH4HSO4完全電離產生的H+抑制水的電離，使水的電離程度減小，NH4+的水解促進水的電離，使水的電離程度增大，但水解程度很小，所以H+抑制水的電離是主要的，此時水的電離程度很小，隨著NaOH的加入，當H+被完全中和后，NH4+的水解促進水的電離起主要作用，溶液呈弱酸性，水的電離程度最大，即圖象中的a點水的電離程度最大；在b點pH=7，即c(H+)=c(OH-)1.0×10-7 mol·L-1，溶液呈中性，此時溶液中發生的反應為2NH4HSO4 +2NaOH= (NH4)2SO4+Na2SO4+ H2O和極少量的(NH4)2SO4+2NaOH= Na2SO4+ NH3·H2O，因此溶液中c(Na2SO4)> c[(NH4)2SO4]，則有c(Na+)>c(SO42-)> c(NH4+) >c(OH-) =c(H+)。

(5)已知25℃ Al(OH)3的Ksp=1×10-34，當c(Al3+)=0.1 molL﹣1時，要使Al3+開始沉淀則c(OH-)= = =1×10-11 molL﹣1，求得pH=3。