Question

10．某結晶水合物，含有兩種陽離子和一種陰離子，其中所含元素均為短周期元素．為確定其組成，有同學進行了如下實驗：稱取9.06g樣品，溶于水，將溶液分成兩等份，待用．
①向一份溶液中逐滴加入6mol•L^-1 NaOH溶液，先觀察到有白色沉淀產生，而后產生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，繼續(xù)滴加NaOH，白色沉淀又逐漸消失，最后得到無色透明溶液．向其中加入足量BaCl₂溶液，可得不溶于稀鹽酸的白色沉淀4.66g．
②取另一份溶液，加入足量6mol•L^-1 NaOH溶液，加熱，收集到標準狀況下的氣體224mL．然后，往溶液中通入足量CO₂，過濾，將所得沉淀洗滌、烘干、灼燒，得白色固體0.51g．
請回答：
（1）該結晶水合物中含有的兩種陽離子是NH₄⁺、Al³⁺；一種陰離子是SO₄^2-．
（2）試通過計算確定該結晶水合物的化學式，請寫出計算過程．

Answer 1

分析 由①可知，產生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體為氨氣，則原溶液中含NH₄⁺，白色沉淀溶解在過量NaOH中，則白色沉淀為氫氧化鋁，可知原溶液中含Al³⁺，向其中加入足量BaCl₂溶液，可得不溶于稀鹽酸的白色沉淀4.66g，該白色沉淀為硫酸鋇，可知原溶液中含SO₄^2-；
由原子守恒可知，n（NH₄）=n（NH₃）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；往溶液中通入足量CO₂，過濾，將所得沉淀洗滌、烘干、灼燒，得白色固體0.51g，固體為氧化鋁，其物質的量為$\frac{0.51g}{102g/mol}$=0.005mol，則n（Al）=0.005mol×2=0.01mol，結合原子守恒及固體總質量解答．

解答 解：由①可知，產生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體為氨氣，則原溶液中含NH₄⁺，白色沉淀溶解在過量NaOH中，則白色沉淀為氫氧化鋁，可知原溶液中含Al³⁺，向其中加入足量BaCl₂溶液，可得不溶于稀鹽酸的白色沉淀4.66g，該白色沉淀為硫酸鋇，可知原溶液中含SO₄^2-；
（1）該結晶水合物中含有的兩種陽離子是NH₄⁺、Al³⁺；一種陰離子是SO₄^2-，故答案為：NH₄⁺；Al³⁺；SO₄^2-；
（2）由①②中沉淀和氣體可知，n（NH₄）=n（NH₃）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；往溶液中通入足量CO₂，過濾，將所得沉淀洗滌、烘干、灼燒，得白色固體0.51g，固體為氧化鋁，其物質的量為$\frac{0.51g}{102g/mol}$=0.005mol，則n（Al³⁺）=n（Al）=0.005mol×2=0.01mol，三種離子的質量和為0.01mol×18g/mol+0.01mol×27g/mol+0.02mol×96g/mol=2.37g，水的質量為9.06g×$\frac{1}{2}$-2.37g=2.16g，n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol，則n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.01mol：0.01mol：0.02mol：0.12mol=1：1：2：12，則該結晶水合物的化學式為NH₄Al（SO₄）₂.12H₂O，
答：該結晶水合物的化學式為NH₄Al（SO₄）₂.12H₂O．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點，把握離子檢驗、發(fā)生的反應及原子守恒為解答的關鍵，側重分析與計算及推斷能力的綜合考查，題目難度中等．