Question

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．向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發(fā)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?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．另一份逐滴加入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______．
（2）試通過計算確定該結晶水合物的化學式為______．
（3）假設過程中向該溶液中加入的Ba（OH）₂溶液的物質的量濃度為2.0mol?L^-1．
①加入Ba（OH）₂溶液后，若所得沉淀的總物質的量最大，則反應的離子方程式為______．
②若加人75mL的Ba（OH）₂溶液，則得到的沉淀質量為______g．

Answer 1

解：（1）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，經洗滌和干燥，得到白色固體46.6g，說明含有硫酸根離子；加入NaOH溶液，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；向其中一份逐滴加入NaOH溶液，開始發(fā)現溶液中出現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：NH₄⁺；Al³⁺；
（2）由題中信息可知45.3g的該結晶水合物中：n（SO₄^2-）=，n（NH₄⁺）=，根據離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理：n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=2n（SO₄^2-）可得：n（Al³⁺）=（2×0.2mol-0.1 mol）=0.1 mol，n（H₂O）==1.2mol，所以，1.96g的該結晶水合物中：m（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，
該結晶水合物的化學式為NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O[或（NH₄）₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O]，
答：NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O[或（NH₄）₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?24H₂O]；
（3）①根據反應的先后順序，開始階段是氫氧化鈉和鋁離子反應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生成氨氣和水的階段，最后是氫氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉的階段，當NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和氫氧化鋇的物質的量之比為1：2時，兩者恰好反應生成硫酸鋇、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；
②45.3g晶體的物質的量=，n（Ba（OH）₂）=2.0mol/L×0.075L=0.15mol，n（NH₄Al（SO₄）₂）：n（Ba（OH）₂）=0.1mol：0.15mol=＞，所以氫氧化鋇不足量，根據原子守恒知，生成n（BaSO₄）=n（Ba（OH）₂）=0.15mol，生成n（Al（OH）₃）=n（Ba（OH）₂）=0.1mol，所以沉淀的質量=0.15mol×233g/mol+0.1mol×78g/mol=34.95g+7.8g=42.75g，故答案為：42.75．
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，白色溶于氫氧化鈉的沉淀是氫氧化鋁，和Ba（OH）₂溶液反應生成的白色不溶于硝酸的白色沉淀是硫酸鋇；
（2）根據電荷守恒和原子守恒來計算回答；
（3）①根據物質反應的先后順序確定離子反應方程式；
②n（Ba（OH）₂）=2.0mol/L×0.075L=0.15mol，根據反應方程式中氫氧化鋇和硫酸鋇、氫氧化鋁之間的關系式計算沉淀質量．
點評：本題考查離子的檢驗和推斷，題目難度中等，注意從守恒的角度推斷結晶水合物的化學式，注意（3）②中要進行過量計算，為易錯點．