Question

3．浓度为 0.1mol•L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]溶液100mL中，逐滴滴入0.1mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液．随着Ba（OH）₂溶液体积V的变化，沉淀总物质的量n的变化如图所示．则下列说法中正确的是（　　）

• A． a点对应的沉淀，其物质的量为0.01mol
• B． b点发生反应的离子方程式是：Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓
• C． 沉淀质量最大值为4.66g
• D． c点加入Ba（OH）₂溶液的体积为250 mL

Answer 1

分析 100mL 0.1mol•L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物质的量为0.01mol．溶液含有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，SO₄^2-0.02mol．
关键弄清楚反应顺序，开始滴加同时发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，当Al³⁺沉淀完全时需加入0.03molOH^-，即加入0.015molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.015mol，SO₄^2-未完全沉淀，此时溶液含有硫酸铵（开始到a）；再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀质量继续增加；当SO₄^2-完全沉淀时，共需加入0.02molBa（OH）₂，加入0.04molOH^-，Al³⁺反应掉0.03molOH^-，生成Al（OH）₃0.01mol，剩余0.01molOH^-恰好与NH₄⁺完全反应，此时溶液中NH₄⁺完全反应，此时溶液为氨水溶液（a到b）；继续滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，发生反应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，此时溶液为氨水与偏铝酸钡溶液（b到c）．

解答 解：100mL 0.1mol•L^-1硫酸铝铵[NH₄Al（SO₄）₂]，NH₄Al（SO₄）₂物质的量为0.01mol．溶液含有NH₄⁺0.01mol，Al³⁺0.01mol，SO₄^2-0.02mol．
关键弄清楚反应顺序，开始滴加同时发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，当Al³⁺沉淀完全时需加入0.03molOH^-，即加入0.015molBa（OH）₂，加入的Ba²⁺为0.015mol，SO₄^2-未完全沉淀，此时溶液含有硫酸铵；再滴加Ba（OH）₂，生成BaSO₄沉淀，发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，所以沉淀质量继续增加，但增加幅度较前一过程小；当SO₄^2-完全沉淀时，共需加入0.02molBa（OH）₂，加入0.04molOH^-，Al³⁺反应掉0.03molOH^-，生成Al（OH）₃0.01mol，剩余0.01molOH^-恰好与NH₄⁺完全反应，此时溶液中NH₄⁺完全反应，此时溶液为氨水溶液，沉淀达最大为BaSO₄和Al（OH）₃；继续滴加Ba（OH）₂，Al（OH）₃溶解，发生反应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，此时溶液为氨水与偏铝酸钡溶液．
A．由分析可知，从开始到a点，发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，a点对应的沉淀为BaSO₄和Al（OH）₃，故无法计算沉淀量，故A错误；
B．由分析可知，b点发生反应为SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，故总反应方程式为NH₄⁺+OH^-+SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓+NH₃?H₂O，故B错误；
C．m=m（BaSO₄）+m（Al（OH）₃），根据元素守恒得m=n（SO₄^2-）×233g/mol+n（Al³⁺）×78g/mol=0.02mol×233g/mol+0.01mol×78g/mol=5.44g，故沉淀质量最大值为5.44g，故C错误；
D．由分析可知，c点加入Ba（OH）₂的物质的量为0.005mol+0.02mol=0.025mol，所以$\frac{0.025mol}{0.1mol/L}$=0.25L=250ml，故D正确．
故选：D．

点评 本题考查铝化合物的性质及计算，难度比较大，清楚整个反应过程是解题的关键，注意NH₄⁺与Al³⁺同时存在，OH^-首先与Al³⁺反应，而NH₄⁺与Al（OH）₃同时存在，OH^-首先与NH₄⁺反应．