Question

某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为 45.3g 的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份逐滴加人 NaOH 溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到 2.24L 该气体（标准状况）；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加人 Ba (OH)₂溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 46.6g 。

请回答以下问题：

( l ）该结晶水合物中含有的两种阳离子是______和_________，阴离子是___________。

( 2 ）试通过计算确定该结晶水合物的化学式。

( 3 ）假设过程中向该溶液中加人的 NaOH 溶液的物质的量浓度为5mol·L^一1，请在右图中画出生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液体积的关系示意图。

Answer 1

（l ) NH₄⁺    Al³⁺   SO₄^2－ (2分)

(2）NH₄ Al(SO₄)₂·12H₂O  [或（NH₄)₂SO₄·A1₂ (SO₄)₃·24H₂O]（2分）

( 3 ）如图：(3分）

解析:

（1）根据题意可以判断原物质中含有的离子是NH₄⁺    Al³⁺   SO₄^2－

(2)n (SO₄^2－)＝

＝0.1mol

n (NH₄⁺)==

       ==0.1mol

根据离子化合物中阴、阳离子电荷守恒的原理：

n (NH₄⁺)+3n (Al³⁺)＝2n (SO₄^2－)可得：

n (Al³⁺)==(2×0.2mol－0.1mol)==0.1mol

n(H₂O )==

＝1.2mol

n (NH₄⁺) : n (Al³⁺) : n (SO₄^2－) : n(H₂O )==0.1 : 0.1 : 0.2 : 1.2==1 : 1 : 2 : 12

该结晶水化物的化学式为：NH₄ Al(SO₄)₂·12H₂O [或（NH₄)₂SO₄·A1₂ (SO₄)₃·24H₂O]

(3）先分成三段进行计算，分别求出临界值，然后再作图像。

根据Al³⁺ + 3OH^－＝Al(OH)₃↓

     1     3    

     0.1   5V₁            求出V₁＝0.06L＝60mL（沉淀达到最大值）

根据NH₄⁺ + OH^－＝NH₃·H₂O

     1      1

     0.1    5V₂           求出V₂＝0.02L＝20mL

对应临界点的横坐标值为 60mL + 20mL = 80mL

根据Al(OH)₃+ NaOH ＝ NaAlO₂ + 2H₂O 

1        l

0.1      5V₃   求出 V₃==0.02L==20mL （沉淀完全溶解）

对应临界点的横坐标值为 60mL + 20mL + 20mL == l00mL

作出图象如下：