Question

某結(jié)晶水合物含有兩種陽(yáng)離子和一種陰離子。稱取兩份質(zhì)量均為45.3 g的該結(jié)晶水合物，分別制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)開始溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多；一段時(shí)間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，加熱后共計(jì)可收集到2.24 L該氣體（標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6 g。
請(qǐng)回答以下問題：
（1）該結(jié)晶水合物中含有的兩種陽(yáng)離子是：　   　和　   　　。
（2）試通過計(jì)算確定該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為　　    　　。
（3）假設(shè)過程中向該溶液中加入的Ba(OH)₂溶液的物質(zhì)的量濃度為2.0 mol·L^-1。
①加入Ba(OH)₂溶液后，若所得沉淀的總物質(zhì)的量最大，則反應(yīng)的離子方程式為　　   　　。
②若加入75 mL的Ba(OH)₂溶液，則得到的沉淀質(zhì)量為　　　   　 g。

Answer 1

（1）Al^3＋和NH₄⁺（各1分）
（2）NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O [或(NH₄)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O] （2分）
（3）①NH₄^＋＋Al^3＋＋4OH^-+2Ba²⁺+2SO₄^2－＝2BaSO₄↓＋Al(OH)₃↓＋NH₃·H₂O （2分）②42.75 g（2分）

解析試題分析：（1）根據(jù)題意知，向其中一份溶液中逐滴加入NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)開始溶液中出現(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，原溶液中含有鋁離子；一段時(shí)間后有氣體逸出，該氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，該氣體為氨氣，原溶液中含有銨根離子；答案為：NH₄⁺、Al³⁺；（2）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(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體46.6g，說明含有硫酸根離子；可知45.3g的該結(jié)晶水合物中：n（SO₄^2-）=0.02mol，結(jié)合產(chǎn)生氨氣的體積知，n（NH₄⁺）=0.1mol，根據(jù)離子化合物中陰、陽(yáng)離子電荷相等的原理：n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=2n（SO₄^2-）可得：n（Al³⁺）=0.1 mol，進(jìn)一步求得n（H₂O）=1.2mol，該結(jié)晶水合物中：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O[或（NH₄）₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O]；（3）①根據(jù)反應(yīng)的先后順序，開始階段是氫氧化鈉和鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀階段，然后是銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氨氣和水的階段，最后是氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉的階段，當(dāng)NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和氫氧化鋇的物質(zhì)的量之比為1：2時(shí)，兩者恰好反應(yīng)生成硫酸鋇、氫氧化鋁和一水合氨，此時(shí)生成沉淀量最大，離子反應(yīng)方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-+2Ba²⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓+NH₃．H₂O，；②45.3g晶體的物質(zhì)的量為0.1mol，n（Ba（OH）₂）=2.0mol/L×0.075L=0.15mol，n（NH₄Al（SO₄）₂）：n（Ba（OH）₂）=2：3，所以氫氧化鋇不足量，由原子守恒知，n（BaSO₄）=n（Ba（OH）₂）=0.15mol，生成n（Al（OH）₃）=2/3n（Ba（OH）₂）=0.1mol，所以沉淀的質(zhì)量=0.15mol×233g/mol+0.1mol×78g/mol=34.95g+7.8g=42.75g，。
考點(diǎn)：考查離子的檢驗(yàn)和推斷。