Question

(2008·四川省高考調研考試) 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。向其中一份逐滴加人 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。另一份逐滴加人 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。

（3）假設過程中向該溶液中加人的 NaOH 溶液的物質的量濃度為5mol·L^一1，請在右圖中畫出生成沉淀的物質的量與加入 NaOH 溶液體積的關系示意圖。

Answer 1

（l) NH₄⁺    Al³⁺   SO₄^2－

(2）NH₄ Al(SO₄)₂·12H₂O  [或（NH₄)₂SO₄·A1₂ (SO₄)₃·24H₂O]

（3）如圖：

解析:

（1）根據題意可以判斷原物質中含有的離子是NH₄⁺   Al³⁺   SO₄^2－

(2)n (SO₄^2－)＝＝0.2mol        n (NH₄⁺)== ==0.1mol

根據離子化合物中陰、陽離子電荷守恒的原理：n (NH₄⁺)+3n (Al³⁺)＝2n (SO₄^2－)可得：

n (Al³⁺)==(2×0.2mol－0.1mol)==0.1mol

n(H₂O)=

=1.2mol

n (NH₄⁺):n (Al³⁺):n (SO₄^2－):n(H₂O) = 0.1:0.1:0.2:1.2 = 1:1:2:12

該結晶水化物的化學式為：NH₄ Al(SO₄)₂·12H₂O [或（NH₄)₂SO₄·A1₂ (SO₄)₃·24H₂O]

(3）先分成三段進行計算，分別求出臨界值，然后再作圖像。

根據Al³⁺ + 3OH^－＝Al(OH)₃↓

     1     3    

    0.1   5V₁            求出V₁＝0.06L＝60mL（沉淀達到最大值）

根據NH₄⁺ + OH^－＝NH₃·H₂O

     1      1

    0.1    5V₂           求出V₂＝0.02L＝20mL

對應臨界點的橫坐標值為 60mL + 20mL = 80mL

根據Al(OH)₃+ NaOH ＝ NaAlO₂ + 2H₂O 

1        l

0.1      5V₃   求出 V₃==0.02L==20mL （沉淀完全溶解）

對應臨界點的橫坐標值為 60mL + 20mL + 20mL == l00mL