Question

3．濃度為 0.1mol•L^-1硫酸鋁銨[NH₄Al（SO₄）₂]溶液100mL中，逐滴滴入0.1mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液．隨著Ba（OH）₂溶液體積V的變化，沉淀總物質的量n的變化如圖所示．則下列說法中正確的是（　　）

• A． a點對應的沉淀，其物質的量為0.01mol
• B． b點發(fā)生反應的離子方程式是：Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓
• C． 沉淀質量最大值為4.66g
• D． c點加入Ba（OH）₂溶液的體積為250 mL

Answer 1

分析 100mL 0.1mol•L^-1硫酸鋁銨[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物質的量為0.01mol．溶液含有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，SO₄^2-0.02mol．
關鍵弄清楚反應順序，開始滴加同時發(fā)生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，當Al³⁺沉淀完全時需加入0.03molOH^-，即加入0.015molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺為0.015mol，SO₄^2-未完全沉淀，此時溶液含有硫酸銨（開始到a）；再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，發(fā)生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀質量繼續(xù)增加；當SO₄^2-完全沉淀時，共需加入0.02molBa（OH）₂，加入0.04molOH^-，Al³⁺反應掉0.03molOH^-，生成Al（OH）₃0.01mol，剩余0.01molOH^-恰好與NH₄⁺完全反應，此時溶液中NH₄⁺完全反應，此時溶液為氨水溶液（a到b）；繼續(xù)滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，發(fā)生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知要使0.01molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.005molBa（OH）₂，此時溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液（b到c）．

解答 解：100mL 0.1mol•L^-1硫酸鋁銨[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物質的量為0.01mol．溶液含有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，SO₄^2-0.02mol．
關鍵弄清楚反應順序，開始滴加同時發(fā)生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，當Al³⁺沉淀完全時需加入0.03molOH^-，即加入0.015molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺為0.015mol，SO₄^2-未完全沉淀，此時溶液含有硫酸銨；再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，發(fā)生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀質量繼續(xù)增加，但增加幅度較前一過程小；當SO₄^2-完全沉淀時，共需加入0.02molBa（OH）₂，加入0.04molOH^-，Al³⁺反應掉0.03molOH^-，生成Al（OH）₃0.01mol，剩余0.01molOH^-恰好與NH₄⁺完全反應，此時溶液中NH₄⁺完全反應，此時溶液為氨水溶液，沉淀達最大為BaSO₄和Al（OH）₃；繼續(xù)滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，發(fā)生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由方程式可知要使0.01molAl（OH）₃完全溶解，需再加入0.005molBa（OH）₂，此時溶液為氨水與偏鋁酸鋇溶液．
A．由分析可知，從開始到a點，發(fā)生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，a點對應的沉淀為BaSO₄和Al（OH）₃，故無法計算沉淀量，故A錯誤；
B．由分析可知，b點發(fā)生反應為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，故總反應方程式為NH₄⁺+OH^-+SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓+NH₃?H₂O，故B錯誤；
C．m=m（BaSO₄）+m（Al（OH）₃），根據元素守恒得m=n（SO₄^2-）×233g/mol+n（Al³⁺）×78g/mol=0.02mol×233g/mol+0.01mol×78g/mol=5.44g，故沉淀質量最大值為5.44g，故C錯誤；
D．由分析可知，c點加入Ba（OH）₂的物質的量為0.005mol+0.02mol=0.025mol，所以$\frac{0.025mol}{0.1mol/L}$=0.25L=250ml，故D正確．
故選：D．

點評 本題考查鋁化合物的性質及計算，難度比較大，清楚整個反應過程是解題的關鍵，注意NH₄⁺與Al³⁺同時存在，OH^-首先與Al³⁺反應，而NH₄⁺與Al（OH）₃同時存在，OH^-首先與NH₄⁺反應．