Question

向明礬[KAl（SO₄）₂?12H₂O]溶液中逐滴加入Ba（OH）₂溶液至過量．
（1）寫出可能發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式．

 

（2）在圖中，縱坐標(biāo)表示生成沉淀的物質(zhì)的量，橫坐標(biāo)表示加入Ba（OH）₂的物質(zhì)的量．試在圖中畫出當(dāng)溶液中明礬為1mol時(shí)，生成的每一種沉淀的物質(zhì)的量隨Ba（OH）₂物質(zhì)的量變化的曲線（在曲線上標(biāo)明沉淀的化學(xué)式）．
（3）向a L物質(zhì)的量濃度為M mol/L的明礬溶液中滴加物質(zhì)的量濃度為n mol/L的Ba（OH）₂溶液b L，用含a、M、n的表達(dá)式表示：
①當(dāng)b滿足

 

條件時(shí)，沉淀的總物質(zhì)的量為最大值；
②當(dāng)b滿足

 

條件時(shí)，沉淀的質(zhì)量為最大值．

Answer 1

考點(diǎn)：鎂、鋁的重要化合物,離子方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）硫酸鋁鉀和氫氧化鋇反應(yīng)時(shí)，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，少量的氫氧根離子和鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，當(dāng)氫氧根離子過量時(shí)，氫氧根離子和氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸根離子；
（2）隨著氫氧化鋇溶液的加入生成硫酸鋇的物質(zhì)的量逐漸增大，當(dāng)硫酸根離子完全反應(yīng)時(shí)，硫酸鋇的量不再變化；
隨著氫氧化鋇溶液的加入，鋁離子和氫氧根離子先生成氫氧化鋁沉淀，當(dāng)鋁離子和氫氧根離子恰好完全反應(yīng)時(shí)，氫氧化鋁的量最大，繼續(xù)加入氫氧化鋇溶液時(shí)，氫氧化鋁和氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子，氫氧化鋁沉淀逐漸減少，直至最后消失；
（3）把明礬溶液中Al³⁺恰好沉淀完全時(shí)，生成沉淀的總的物質(zhì)的量最大，把SO₄^2-沉淀完全時(shí)，生成沉淀的質(zhì)量最大．

解答： 解：（1）設(shè)溶液中明礬的物質(zhì)的量為1 mol，則當(dāng)?shù)渭拥腂a（OH）₂的物質(zhì)的量分別在0～1.5 mol和1.5 mol～2.0 mol時(shí)，所發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為：2KAl（SO₄）₂+3Ba（OH）₂═K₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓�、�
K₂SO₄+2Al（OH）₃+Ba（OH）₂═2KAlO₂+BaSO₄↓+4H₂O�、冢�
故答案為：2KAl（SO₄）₂+3Ba（OH）₂═K₂SO₄+3BaSO₄↓+2Al（OH）₃↓、K₂SO₄+2Al（OH）₃+Ba（OH）₂═2KAlO₂+BaSO₄↓+4H₂O；
（2）從化學(xué)方程式可以看出，生成BaSO₄的物質(zhì)的量隨Ba（OH）₂的量的增加而增加，生成Al（OH）₃的物質(zhì)的量隨Ba（OH）₂的量的增加而發(fā)生先增加后減少直至完全溶解的變化過程，
設(shè)溶液中明礬的物質(zhì)的量為1 mol，根據(jù)硫酸根離子和鋇離子的關(guān)系式知，當(dāng)加入2mol氫氧化鋇時(shí)，鋇離子完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋇，n（BaSO₄）=2mol；
根據(jù)鋁離子和氫氧根離子之間的關(guān)系式知，當(dāng)加入1.5mol氫氧化鋇時(shí)，鋁離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁，其物質(zhì)的量為1mol，當(dāng)加入2mol氫氧化鋇時(shí)，氫氧化鋁完全轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，
所以其圖象為







故答案為：






；
（3）由方程式①知，當(dāng)加入了1.5 mol Ba（OH）₂時(shí)，生成沉淀的物質(zhì)的量為1.5 mol+1 mol=2.5 mol，質(zhì)量為1.5 mol×233 g/mol+1 mol×78 g/mol=427.5 g；
由方程式②知，當(dāng)繼續(xù)滴加0.5 mol Ba（OH）₂時(shí)，沉淀的物質(zhì)的量將減少0.5 mol×2=1 mol，沉淀的質(zhì)量卻增加0.5 mol×233 g/mol-78 g=38.5 g，所以，把明礬溶液中Al³⁺恰好沉淀完全時(shí)，生成沉淀的總的物質(zhì)的量最大，把SO₄^2-沉淀完全時(shí)，生成沉淀的質(zhì)量最大，
①當(dāng)1.5aM=nb，沉淀的總物質(zhì)的量為最大值，
故答案為：1.5aM=nb；
②當(dāng)2aM=nb，沉淀的質(zhì)量為最大值，
故答案為：2aM=nb．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)間的反應(yīng)，硫酸鋁鉀和氫氧化鋇反應(yīng)有兩種沉淀同時(shí)發(fā)生，要注意氫氧化鋁能轉(zhuǎn)化為可溶性的偏鋁酸根離子，難點(diǎn)是（3）題中計(jì)算生成沉淀的物質(zhì)的量和質(zhì)量最大時(shí)b滿足條件，結(jié)合方程式進(jìn)行分析解答，難度很大．