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(yáng)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(dāng)加熱，產(chǎn)生沉淀和氣體的物質(zhì)的量（n）與加入NaOH溶液的體積（v）的關(guān)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(guò)程中發(fā)生的離子方程式Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O
（2）經(jīng)檢測(cè)，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(zhì)的量與通入Cl₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的關(guān)系如表所示，分析后回答下列問(wèn)題：

Cl2的體積（標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(shí)，溶液中發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為4Cl₂+2Br^-+6I^-=8Cl^-+Br₂+3I₂．

Answer 1

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

解答 解：（1）根據(jù)圖示，開(kāi)始時(shí)沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明溶液中氫離子，無(wú)沉淀生成說(shuō)明發(fā)生的反應(yīng)是：H⁺+OH^-═H₂O，依據(jù)離子共存分析，一定不含有CO₃^2-、AlO₂^-，隨后出現(xiàn)沉淀，且沉淀完全溶解了，說(shuō)明沉淀是氫氧化鋁，溶液中一定含有鋁離子，發(fā)生的反應(yīng)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(zhì)量不變，應(yīng)為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O的反應(yīng)，故溶液中一定含有銨離子，有沉淀產(chǎn)生且最后消失，則一定沒(méi)有Mg²⁺，現(xiàn)象無(wú)法知道有無(wú)K⁺；所以溶液中確定含有的陽(yáng)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(guò)程中發(fā)生的離子反應(yīng)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(dāng)通入Cl₂的體積為11.2 L時(shí)，溶液中I^-還有剩余，即氯氣只與I^-反應(yīng)：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，生成1mol Cl^-，Cl^-初始物質(zhì)的量是（2.5-1）mol=1.5 mol；
由表中數(shù)據(jù)可知：Br^-初始物質(zhì)的量是3 mol，當(dāng)通入Cl₂ 22.4 L即1mol時(shí)，被氧化的Br^-物質(zhì)的量為：n（Br^-）=3.0 mol-2.5 mol=0.5 mol，由反應(yīng)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(yīng)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(zhì)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(shí)，參加反應(yīng)的Cl₂、Br^-、I^-物質(zhì)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(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定，題目涉及離子的判斷和計(jì)算、圖標(biāo)數(shù)據(jù)分析的方法和反應(yīng)實(shí)質(zhì)，題目難度中等，注意從圖象分析反應(yīng)發(fā)生的情況，關(guān)鍵是根據(jù)圖象判斷溶液溶質(zhì)的成分，側(cè)重于學(xué)生的分析能力考查．