Question

1．向100mL 1mol•L^-1的硫酸鋁銨[NH₄Al（SO₄）₂]溶液中逐滴加入1mol•L^-1的Ba（OH）_²溶液．
（1）寫出至剛好出現沉淀總物質的量為最大值時的離子方程式Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃•H₂O．
（2）隨著Ba（OH）₂的體積V的變化，沉淀總物質的量n的變化如圖所示．求出B點和C點所對應的Ba（OH）₂溶液的體積：B600mL，C750mL．

Answer 1

分析 100mL3mol•L^-1硫酸鋁銨[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物質的量為0.3mol．溶液含有NH₄⁺0.3mol，Al³⁺0.3mol，SO₄^2-0.6mol．
關鍵弄清楚反應順序，開始滴加同時發生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，當Al³⁺沉淀完全時需加入0.9molOH^-，即加入0.45molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺為0.45mol，SO₄^2-未完全沉淀，此時溶液含有硫酸銨；（開始到A）
再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，發生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀質量繼續增加；當SO₄^2-完全沉淀時，共需加入0.6molBa（OH）₂，加入1.2molOH^-，Al³⁺反應掉0.9molOH^-，生成Al（OH）₃0.3mol，剩余0.3molOH^-恰好與NH₄⁺完全反應，此時溶液中NH₄⁺完全反應，此時溶液為氨水溶液；（A到B）
繼續滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，發生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知要使0.3molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.15molBa（OH）₂，此時溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液．（B到C）

解答 解：（1）100mL3mol•L^-1硫酸鋁銨[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物質的量為0.3mol．溶液含有NH₄⁺0.3mol，Al³⁺0.3mol，SO₄^2-0.6mol．
關鍵弄清楚反應順序，開始滴加同時發生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，當Al³⁺沉淀完全時需加入0.9molOH^-，即加入0.45molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺為0.45mol，SO₄^2-未完全沉淀，此時溶液含有硫酸銨；（開始到A）
再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，發生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀質量繼續增加；當SO₄^2-完全沉淀時，共需加入0.6molBa（OH）₂，加入1.2molOH^-，Al³⁺反應掉0.9molOH^-，生成Al（OH）₃0.3mol，剩余0.3molOH^-恰好與NH₄⁺完全反應，此時溶液中NH₄⁺完全反應，此時溶液為氨水溶液，所以生成沉淀的總物質的量為最大值時的離子方程式：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃•H₂O，
故答案為：Al³⁺+2SO₄^2-+NH₄⁺+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃•H₂O；
（2）開始滴加同時發生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，當Al³⁺沉淀完全時需加入0.9molOH^-，即加入0.45molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺為0.45mol，SO₄^2-未完全沉淀，此時溶液含有硫酸銨（開始到A），再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，發生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀質量繼續增加；當SO₄^2-完全沉淀時，共需加入0.6molBa（OH）₂，加入1.2molOH^-，Al³⁺反應掉0.9molOH^-，生成Al（OH）₃0.3mol，剩余0.3molOH^-恰好與NH₄⁺完全反應，此時溶液中NH₄⁺完全反應，此時溶液為氨水溶液，故當到達B點時，加入1mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液的體積是$\frac{0.6mol}{1mol/L}$=0.6L=600mL，繼續滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，發生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知要使0.3molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.15molBa（OH）₂，此時溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液．（B到C），所以到達C點時加入氫氧化鋇的體積是$\frac{0.75mol}{1mol/L}$=0.75L=750mL，
故答案為：600mL；750mL．

點評 本題考查鋁化合物的性質及計算，難度比較大，清楚整個反應過程是解題的關鍵，注意NH₄⁺與Al³⁺同時存在，OH^-首先與Al³⁺反應，而NH₄⁺與Al（OH）₃同時存在，OH^-首先與NH₄⁺反應．