Question

某結(jié)晶水合物含有兩種陽離子和一種陰離子．稱取兩份質(zhì)量均為45.3g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，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．
（1）能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍且有刺激性氣味的氣體是

 

，說明原結(jié)晶水合物中有

 

離子
（2）隨著NaOH溶液加入，白色沉淀逐漸增多最后白色沉淀逐漸減少并最終消失，說明原結(jié)晶水合物中有

 

離子另一份逐滴加入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46.6g．
（3）46.6的白色固體為

 

，說明原結(jié)晶水合物中有

 

離子．
（4）從以上推斷結(jié)合電荷守恒，原結(jié)晶水合物中有的各離子質(zhì)量之比為：

 

；該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為

 

．
（5）用該結(jié)晶水合物制成溶液與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)
①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若與少量Ba（OH）₂溶液反應(yīng)，則反應(yīng)的離子方程式為：

 

．
③若與過量Ba（OH）₂溶液反應(yīng)，則反應(yīng)的離子方程式為：

 

．

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法,離子方程式的書寫,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：離子反應(yīng)專題

分析：（1）能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體是氨氣，證明銨根離子的存在；
（2）白色溶于氫氧化鈉的沉淀是氫氧化鋁，所以含有Al³⁺；
（3）和Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成的白色不溶于硝酸的白色沉淀是硫酸鋇，則原結(jié)晶水合物中有SO₄^2-；
（4）根據(jù)電荷守恒和原子守恒來計算回答；
（5）①根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)的先后順序確定離子反應(yīng)方程式；
②若與少量Ba（OH）₂溶液反應(yīng)，則生成氫氧化鋁沉淀和硫酸鋇沉淀；
③NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和過量的Ba（OH）₂ 反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鈉、一水合氨．

解答： 解：（1）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，
該氣體是氨氣，證明一定含有銨根離子；
故答案為：NH₃；NH₄⁺；
（2）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，證明一定含有鋁離子，
故答案為：Al³⁺；
（3）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，則白色沉淀為BaSO₄，說明含有硫酸根離子；
故答案為：BaSO₄；SO₄^2-；
（4）由題中信息可知45.3g的該結(jié)晶水合物中：n（SO₄^2-）=

46.6g

233g/mol

=0.2mol，n（NH₄⁺）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1 mol，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（SO₄^2-）可得：n（Al³⁺）=

1

3

（2×0.2mol-0.1 mol）=0.1 mol，
n（H₂O）=

45.3g-0.1mol×27g/mol-0.1mol×18g/mol-0.2mol×96g/mol

18g/mol

=1.2mol，
所以原結(jié)晶水合物中有的各離子質(zhì)量之比為：m（NH₄⁺）：m（Al³⁺）：m（SO₄^2-）=（0.1mol×18g/mol）：（0.1 mol×27g/mol）：（0.2mol×96g/mol）
=6：9：64；
所以，1.96g的該結(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]，
故答案為：6：9：64；NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O；
（5）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，兩者恰好反應(yīng)生成硫酸鋇、氫氧化鋁和一水合氨，此時生成沉淀量最大，離子反應(yīng)方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-+2Ba²⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓+NH₃．H₂O，
故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-+2Ba²⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓+NH₃．H₂O；
②若與少量Ba（OH）₂溶液反應(yīng)，則生成氫氧化鋁沉淀和硫酸鋇沉淀，反應(yīng)的離子方程式為3Ba²⁺+6OH^-+3SO₄^2-+2Al³⁺=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓，
故答案為：3Ba²⁺+6OH^-+3SO₄^2-+2Al³⁺=3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓；
③NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和過量的Ba（OH）₂ 反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、偏鋁酸鈉、一水合氨，反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃?H₂O+AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃?H₂O+AlO₂^-+2H₂O．

點評：本題考查離子的檢驗和推斷、離子方程式的書寫，題目難度中等，注意從守恒的角度推斷結(jié)晶水合物的化學(xué)式，注意掌握離子方程式的書寫原則，正確判斷反應(yīng)物離子的過量情況是書寫離子方程式的關(guān)鍵．