Question

5．1L某混合溶液中可能含有的離子如表：

可能大量含有的陽離子	H+NH4+Al3+K+     Mg2+
可能大量含有的陰離子	Cl-Br-I?AlO2-  CO32-

（1）往該溶液中逐滴加入NaOH溶液并適當加熱，產生沉淀和氣體的物質的量（n）與加入NaOH溶液的體積（v）的關系如圖所示．
①則該溶液中確定含有的離子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；
②肯定不存在的離子有Mg²⁺、AlO₂^-、CO₃^2-．
③寫出沉淀減少過程中發(fā)生的離子方程式Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O
（2）經檢測，該溶液中含有大量的Cl^-、Br^-、I^-，若向1L該混合溶液中通入一定量的Cl₂，溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量與通入Cl₂的體積（標準狀況）的關系如表所示，分析后回答下列問題：

Cl2的體積（標準狀況）	11.2L	22.4L	28L
n（Cl-）	2.5mol	3.5mol	4.0mol
n（Br-）	3.0mol	2.5mol	2.0mol
n（I-）	a mol	0	0

①原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量濃度之比為1：2：1．
②從起始至通入Cl₂的體積為22.4L時，溶液中發(fā)生反應的總離子方程式為4Cl₂+2Br^-+6I^-=8Cl^-+Br₂+3I₂．

Answer 1

分析 （1）根據產生沉淀和氣體的物質的量（n）與加入NaOH溶液的體積（V）的關系的圖示可以知道，剛加入氫氧化鈉溶液時，沒有產生沉淀；之后產生了沉淀，且沉淀完全溶解；則一定沒有Mg²⁺，沉淀溶解前產生了氣體，該氣體一定是氨氣，以上分析依據，分別對離子存在情況作出判斷，沉淀減少過程為氫氧化鋁和堿的反應；
（2）還原性：I^-＞Br^-，加入氯氣11.2L時先與I^-反應，反應后溶液中還有I^-xmol，則說明通入11.2LCl₂只發(fā)生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，Br^-沒有反應，則原溶液中Br^-為2.5mol；根據氯氣的物質的量求出生成的氯離子的物質的量，即可求出原溶液中Cl^-的物質的量；氯氣由11.2L變成22.4L，Br^-的物質的量減小，發(fā)生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，根據Br^-的變化值求出參加反應的氯氣，再求出與I^-反應的氯氣的物質的量，以及I^-的物質的量；據此求算原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量濃度之比，根據物質的量之比等于計量數之比寫出方程式．

解答 解：（1）根據圖示，開始時沒有沉淀生成，說明溶液中氫離子，無沉淀生成說明發(fā)生的反應是：H⁺+OH^-═H₂O，依據離子共存分析，一定不含有CO₃^2-、AlO₂^-，隨后出現沉淀，且沉淀完全溶解了，說明沉淀是氫氧化鋁，溶液中一定含有鋁離子，發(fā)生的反應為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，氫氧化鋁溶解前生成了氣體，該氣體一定是氨氣，NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O，中間段沉淀的質量不變，應為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O的反應，故溶液中一定含有銨離子，有沉淀產生且最后消失，則一定沒有Mg²⁺，現象無法知道有無K⁺；所以溶液中確定含有的陽離子有：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；不能確定的離子為：K⁺；肯定不存在的離子有：Mg²⁺、CO₃ ^2-、AlO₂^-，沉淀減少過程中發(fā)生的離子反應為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al³⁺、H⁺、NH₄⁺；Mg²⁺、AlO₂^-、CO₃^2-；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O；
（2）①當通入Cl₂的體積為11.2 L時，溶液中I^-還有剩余，即氯氣只與I^-反應：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，生成1mol Cl^-，Cl^-初始物質的量是（2.5-1）mol=1.5 mol；
由表中數據可知：Br^-初始物質的量是3 mol，當通入Cl₂ 22.4 L即1mol時，被氧化的Br^-物質的量為：n（Br^-）=3.0 mol-2.5 mol=0.5 mol，由反應Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-可知，消耗n（Cl₂）=$\frac{1}{2}$n（Br^-）=0.25 mol，所以Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-中反應消耗的Cl₂為：1 mol-0.25 mol=0.75 mol，因此原溶液中的I^-為：n（I^-）=2×n（Cl₂）=0.75 mol×2=1.5 mol，
原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量濃度之比為1.5mol：3mol：1.5mol=1：2：1，
故答案為：1：2：1；
②由①分析可知：通入Cl₂ 22.4 L時，參加反應的Cl₂、Br^-、I^-物質的量之比為：1 mol：0.5 mol：1.5 mol=2：1：3=4：2：6，故離子方程式為4Cl₂+2Br^-+6I^-=8Cl^-+Br₂+3I₂；
故答案為：4Cl₂+2Br^-+6I^-=8Cl^-+Br₂+3I₂．

點評 本題考查物質含量的測定，題目涉及離子的判斷和計算、圖標數據分析的方法和反應實質，題目難度中等，注意從圖象分析反應發(fā)生的情況，關鍵是根據圖象判斷溶液溶質的成分，側重于學生的分析能力考查．