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．向其中一份逐滴加入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

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．向其中一份逐滴加入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．另一份逐滴加入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：
（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子是：______和______．
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式为______．
（3）假设过程中向该溶液中加入的Ba（OH）₂溶液的物质的量浓度为2.0mol•L^-1．
①加入Ba（OH）₂溶液后，若所得沉淀的总物质的量最大，则反应的离子方程式为______．
②若加入75mL的Ba（OH）₂溶液，则得到的沉淀质量为______g．

Answer 1

（1）一份加入足量Ba（OH）₂溶液，生成白色沉淀，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，说明含有硫酸根离子；加入NaOH溶液，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，该气体是氨气，证明一定含有铵根离子；向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多，最后白色沉淀逐渐减少并最终消失，证明一定含有铝离子，故答案为：NH₄⁺；Al³⁺；
（2）由题中信息可知45.3g的该结晶水合物中：n（SO₄^2-）=(4.66)/(233)mol＝0.02mol，n（NH₄⁺）=(2.24)/(22.4)mol＝0.1mol，根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理：n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺）=2n（SO₄^2-）可得：n（Al³⁺）=(1)/(3)（2×0.2mol-0.1 mol）=0.1 mol，n（H₂O）=(45.3g−0.1mol×(27+18)g/mol−0.2mol×96g/mol)/(18g/mol)=1.2mol，所以，1.96g的该结晶水合物中：m（NH₄⁺）：n（Al³⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.1mol：0.1mol：0.2mol：1.2mol=1：1：2：12，
该结晶水合物的化学式为NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O[或（NH₄）₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O]，
答：NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O[或（NH₄）₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O]；
（3）①根据反应的先后顺序，开始阶段是氢氧化钠和铝离子反应生成氢氧化铝沉淀阶段，然后是铵根离子和氢氧根离子反应生成氨气和水的阶段，最后是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠的阶段，当NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O和氢氧化钡的物质的量之比为1：2时，两者恰好反应生成硫酸钡、氢氧化铝和一水合氨，此时生成沉淀量最大，离子反应方程式为：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-+2Ba²⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓+NH₃．H₂O，故答案为：NH₄⁺+Al³⁺+4OH^-+2Ba²⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+Al（OH）₃↓+NH₃．H₂O；
②45.3g晶体的物质的量=(45.3g)/(453g/mol)＝0.1mol，n（Ba（OH）₂）=2.0mol/L×0.075L=0.15mol，n（NH₄Al（SO₄）₂）：n（Ba（OH）₂）=0.1mol：0.15mol=(2)/(3)＞(1)/(2)，所以氢氧化钡不足量，根据原子守恒知，生成n（BaSO₄）=n（Ba（OH）₂）=0.15mol，生成n（Al（OH）₃）=(2)/(3)n（Ba（OH）₂）=0.1mol，所以沉淀的质量=0.15mol×233g/mol+0.1mol×78g/mol=34.95g+7.8g=42.75g，故答案为：42.75．