Question

【题目】某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为 45.3g 的该结晶水合物，分别制成溶液向其中一份逐滴加入 NaOH 溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出， 该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到 2.24L 该气体（标准状况）；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加入 Ba(OH)2 溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀； 过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 46.6g。

请回答以下问题：

（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子是_____和_____，阴离子是_____；

（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式。写出计算过程：_____假设过程中向该溶液中加入的 Ba(OH)2 溶液的物质的量浓度为 2.0molL1 。

（3）加入_____mLBa(OH)2 溶液时，所得沉淀的总物质的量最大。

（4）请在如图中画出生成沉淀的物质的量与加入 Ba(OH)2 溶液体积的关系示意图_____。

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，一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体是氨气，明一定含有铵根离子；向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多，最后白色沉淀逐渐减少并最终消失，证明一定含有铝离子，一份加入足量Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀，过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6g，说明含有硫酸根离子；故答案为：NH4+；Al3+；SO42-；

（2）由题中信息可知45.3g的该结晶水合物中：n（SO42-）=，n（NH4+）=，根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理：n（NH4+）+3n（Al3+）=2n(SO42-)可得：n(A13+)==0.1mol，n(H2O)=，所以该结晶水合物中：n（NH4+）：n（A13+）：n（SO42-）：n（H2O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，该结晶水合物的化学式为NH4Al(SO4)212H2O，故答案为：NH4Al(SO4)212H2O；

（3）加入Ba(OH)2溶液沉淀物质的量最大，此时Al3+、Ba2+沉淀完全，则n(Ba(OH)2)= n(SO42-)==0.2mol，则V(Ba(OH)2)== 100mL，故答案为：100；

（4）根据反应的先后顺序，开始阶段是氢氧化钠和铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，钡离子和硫酸根生成硫酸钡沉淀，当n(Ba(OH)2)=时，Al3+沉淀完全， 此时V(Ba(OH)2)=，沉淀的总物质的量为：0.1mol+0.15mol=0.25mol；之后沉淀继续增加的为硫酸钡沉淀，达到最大值时，V(Ba(OH)2)== 100mL，沉淀的总物质的量为0.1mol+0.2mol=0.3mol；最后是氢氧化铝和氢氧化纳反应生成偏铝酸钠的阶段，此时消耗的V(Ba(OH)2)=，最后剩余0.2mol硫酸钡沉淀保持不变，如图示：

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