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(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)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?jié)駶櫟募t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(xiàn)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：

⑴ 該結晶水合物中含有的兩種陽離子是________和________，陰離子是_________。

⑵ 試通過計算確定該結晶水合物的化學式。________

⑶ 假設過程中向該溶液中加入的NaOH溶液的物質的量濃度為5mol·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________

Answer 1

【答案】NH4＋ Al3＋ SO42－ NH4Al (SO4)2·12H2O [或(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]

【解析】

(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SO42－；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?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，該氣體是NH3，證明一定含有NH4＋；向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)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Al3＋；

(2)由題中信息可知45.3g的該結晶水合物中： ，，根據(jù)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(Al3+)=×(2×0.2mol-0.1mol)=0.1mol，n(H2O)= ，該結晶水合物中：n(NH4＋)：n(Al3＋)：n(SO42－)：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]；

(3)根據(jù)前面的分析，45.3g樣品中含有n(NH4＋)= 0.1mol，n(Al3+)=0.1mol，滴加NaOH，先與Al3＋反應生成Al(OH)3，再與NH4＋反應生成NH3·H2O，Al(OH)3再與NaOH反應生成NaAlO2，沉淀溶解；根據(jù)化學方程式，開始生成0.1molAl(OH)3，

消耗0.3molNaOH，則NaOH的體積，

再生成NH3·H2O，根據(jù)化學方程式

消耗0.1molNaOH，則NaOH的體積，

Al(OH)3再與NaOH反應生成NaAlO2，沉淀溶解，根據(jù)化學方程式

，

消耗0.1molNaOH，則NaOH的體積，

按照數(shù)據(jù)作圖，圖形如圖。