Question

4．1L某混合溶液，可能含有的離子如表：

可能大量含有的陽(yáng)離子	H+     NH4+     Al3+     K+
可能大量含有的陰離子	Cl-   Br-    I?ClO?   AlO2-

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陽(yáng)離子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；
不能確定是否含有的陽(yáng)離子有K⁺，要確定其存在可補(bǔ)充做的實(shí)驗(yàn)是焰色反應(yīng)；肯定不存在的陰離子有ClO^-、AlO₂^-．
（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-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)系如下表所示，分析后回答下列問(wèn)題：

Cl2的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	2.8L	5.6L	11.2L
n（X-）	1.25mol	1.5mol	2mol
n（Y-）	1.5mol	1.4mol	0.9mol
n（Z-）	amol	0	0

①a=0.15；
②當(dāng)通入Cl₂的體積為2.8L時(shí)，溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．
③原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質(zhì)的量濃度之比為c（Cl^-）：c（Br^-）：c（I^-）=10：15：4．

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；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；
（2）①根據(jù)反應(yīng)可知，溶液中陰離子總的物質(zhì)的量不變（不含氫氧根離子），由表中數(shù)據(jù)可知，通入5.6L氯氣時(shí)，碘離子完全反應(yīng)，同時(shí)氧化0.1mol溴離子，據(jù)此計(jì)算a的值；
②2.8L氯氣的物質(zhì)的量=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，通入0.125mol氯氣時(shí)溶液中有I^-，所以Br^-沒(méi)有參加反應(yīng)，所以溶液中n（Br^-）=1.5mol，溶液中氯離子為通入氯氣生成的和原來(lái)溶液中存在的，根據(jù)Cl原子守恒計(jì)算原來(lái)n（Cl^-）；5.6L氯氣的物質(zhì)的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，通入0.25mol氯氣時(shí)溶液中沒(méi)有I^-，則碘離子完全反應(yīng)，且n（Br^-）=1.4mol，說(shuō)明有0.1mol溴離子參加反應(yīng)，則碘離子完全反應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算n（I^-），據(jù)此分析解答；
③溶液體積相同，其物質(zhì)的量之比等于濃度之比．

解答 解：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，一定沒(méi)有ClO^-、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，一定沒(méi)有AlO₂^-，；氫氧化鋁溶解前生成了氣體，該氣體一定是氨氣，故溶液中一定含有銨離子；
（1）該溶液中確定含有的離子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，不能確定是否含有的陽(yáng)離子有K⁺，要確定其存在可補(bǔ)充做的實(shí)驗(yàn)是利用焰色反應(yīng)隔著鈷玻璃觀察是否為紫色，確定是否含鉀離子，一定不存在ClO^-、AlO₂^-，
故答案為：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；K⁺；焰色反應(yīng)；ClO^-、AlO₂^-；
（2）.2.8L氯氣的物質(zhì)的量=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，通入0.125mol氯氣時(shí)溶液中有I^-，所以Br^-沒(méi)有參加反應(yīng)，所以溶液中n（Br^-）=1.5mol，溶液中氯離子為通入氯氣生成的和原來(lái)溶液中存在的，根據(jù)Cl原子守恒得原來(lái)n（Cl^-）=1.25mol-0.125mol×2=1mol；
II.5.6L氯氣的物質(zhì)的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，通入0.25mol氯氣時(shí)溶液中沒(méi)有I^-，則碘離子完全反應(yīng)，且n（Br^-）=1.4mol，說(shuō)明有0.1mol溴離子參加反應(yīng)，則碘離子完全反應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等得n（I^-）=0.25mol×2-0.1mol×1=0.4mol，
①根據(jù)反應(yīng)可知，溶液中陰離子總的物質(zhì)的量不變（不含氫氧根離子），由表中數(shù)據(jù)可知，通入5.6L氯氣時(shí)，碘離子完全反應(yīng)，同時(shí)氧化0.1mol溴離子，故a=1.75+1.4-（1.5+1.5）=0.15，
故答案為：0.15；
②根據(jù)以上分析知，當(dāng)通入Cl₂的體積為2.8L時(shí)，只有碘離子和氯氣反應(yīng)，所以溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，
故答案為：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；
③通過(guò)以上分析知，n（Cl^-）=1mol、n（Br^-）=1.5mol、n（I^-）=0.4mol，溶液體積相同，其物質(zhì)的量之比等于濃度之比，所以C（Cl^-）：C（Br^-）：C（I^-）=1mol：1.5mol：0.4mol=10：15：4，
故答案為：10：15：4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子反應(yīng)方程式的計(jì)算，明確離子反應(yīng)先后順序是解本題關(guān)鍵，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒分析解答，題目難度中等．