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45.3 g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(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2.24 L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(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。

請回答以下問題：

(1)該結晶水合物中含有的兩種陽離子是__________和__________，陰離子是__________。

(2)試通過計算確定該結晶水合物的化學式。

(3)假設該過程中向該溶液中加入的NaOH溶液的物質的量濃度為5 mol·L^-1，請在下圖中畫出生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系示意圖。

Answer 1

(1) Al³⁺ 

(2)NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O〔或(NH₄)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O〕

(3)如圖：

解析：(1)根據(jù)題意可以判斷原物質中含有的離子是、Al³⁺、.

(2)n()==0.2 mol

n()==0.1 mol

根據(jù)離子化合物中陰、陽離子電荷守恒的原理：

n()+3n(Al³⁺)=2n()可得：

n(Al³⁺)=(2×0.2 mol-0.1 mol)=0.1 mol

n(H₂O)==1.2 mol

n()：n(Al³⁺)：n()：n(H₂O)=0.1：0.1：0.2：1.2=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〕

(3)先分成三段進行計算，分別求出臨界值，然后再作圖象.

根據(jù)Al³⁺  +  3OH^-Al(OH)₃↓

       1           3

  0.1 mol   5 mol·L^-1 V₁

求出V₁=0.06 L=60 mL(沉淀達到最大值)

根據(jù) +  OH^-NH₃·H₂O

        1             1

     0.1 mol    5 mol·L^-1 V₂

求出V₂=0.02 L=20 mL

對應臨界點的橫坐標值為60 mL+20 mL=80 mL

根據(jù)Al(OH)₃  +  NaOHNaAlO₂+2H₂O

         1                1

    0.1 mol    5 mol·L^-1 V₃

求出V₃=0.02 L=20 mL(沉淀完全溶解)

對應臨界點的橫坐標值為60 mL+20 mL+20 mL=100 mL

作出圖象如下：