Question

【題目】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是_____和_____，陰離子是_____；

（2）試通過計算確定該結晶水合物的化學式。寫出計算過程：_____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 2.0molL1 。

（3）加入_____mLBa(OH)2 溶液時，所得沉淀的總物質的量最大。

（4）請在如圖中畫出生成沉淀的物質的量與加入 Ba(OH)2 溶液體積的關系示意圖_____。

Answer 1

【答案】NH4+ Al3+ SO42- NH4Al(SO4)212H2O[或(NH4)2SO4Al2(SO4)324H2O] 100

【解析】

（1）一份加入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，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，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；故答案為：NH4+；Al3+；SO42-；

（2）由題中信息可知45.3g的該結晶水合物中：n（SO42-）=，n（NH4+）=，根據離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理：n（NH4+）+3n（Al3+）=2n(SO42-)可得：n(A13+)==0.1mol，n(H2O)=，所以該結晶水合物中：n（NH4+）：n（A13+）：n（SO42-）：n（H2O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，該結晶水合物的化學式為NH4Al(SO4)212H2O，故答案為：NH4Al(SO4)212H2O；

（3）加入Ba(OH)2溶液沉淀物質的量最大，此時Al3+、Ba2+沉淀完全，則n(Ba(OH)2)= n(SO42-)==0.2mol，則V(Ba(OH)2)== 100mL，故答案為：100；

（4）根據反應的先后順序，開始階段是氫氧化鈉和鋁離子反應生成氫氧化鋁沉淀，鋇離子和硫酸根生成硫酸鋇沉淀，當n(Ba(OH)2)=時，Al3+沉淀完全， 此時V(Ba(OH)2)=，沉淀的總物質的量為：0.1mol+0.15mol=0.25mol；之后沉淀繼續增加的為硫酸鋇沉淀，達到最大值時，V(Ba(OH)2)== 100mL，沉淀的總物質的量為0.1mol+0.2mol=0.3mol；最后是氫氧化鋁和氫氧化納反應生成偏鋁酸鈉的階段，此時消耗的V(Ba(OH)2)=，最后剩余0.2mol硫酸鋇沉淀保持不變，如圖示：

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