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陽離子有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；
不能確定是否含有的陽離子有K⁺，要確定其存在可補充做的實驗是焰色反應；肯定不存在的陰離子有ClO^-、AlO₂^-．
（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-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）的關系如下表所示，分析后回答下列問題：

Cl2的體積（標準狀況）	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當通入Cl₂的體積為2.8L時，溶液中發生反應的離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．
③原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量濃度之比為c（Cl^-）：c（Br^-）：c（I^-）=10：15：4．

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；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；
（2）①根據反應可知，溶液中陰離子總的物質的量不變（不含氫氧根離子），由表中數據可知，通入5.6L氯氣時，碘離子完全反應，同時氧化0.1mol溴離子，據此計算a的值；
②2.8L氯氣的物質的量=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，通入0.125mol氯氣時溶液中有I^-，所以Br^-沒有參加反應，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溶液中存在的，根據Cl原子守恒計算原來n（Cl^-）；5.6L氯氣的物質的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，通入0.25mol氯氣時溶液中沒有I^-，則碘離子完全反應，且n（Br^-）=1.4mol，說明有0.1mol溴離子參加反應，則碘離子完全反應，根據轉移電子相等計算n（I^-），據此分析解答；
③溶液體積相同，其物質的量之比等于濃度之比．

解答 解：根據圖示，開始時沒有沉淀生成，說明溶液中氫離子，一定沒有ClO^-、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，一定沒有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離子有K⁺，要確定其存在可補充做的實驗是利用焰色反應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；ClO^-、AlO₂^-；
（2）.2.8L氯氣的物質的量=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，通入0.125mol氯氣時溶液中有I^-，所以Br^-沒有參加反應，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溶液中存在的，根據Cl原子守恒得原來n（Cl^-）=1.25mol-0.125mol×2=1mol；
II.5.6L氯氣的物質的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，通入0.25mol氯氣時溶液中沒有I^-，則碘離子完全反應，且n（Br^-）=1.4mol，說明有0.1mol溴離子參加反應，則碘離子完全反應，根據轉移電子相等得n（I^-）=0.25mol×2-0.1mol×1=0.4mol，
①根據反應可知，溶液中陰離子總的物質的量不變（不含氫氧根離子），由表中數據可知，通入5.6L氯氣時，碘離子完全反應，同時氧化0.1mol溴離子，故a=1.75+1.4-（1.5+1.5）=0.15，
故答案為：0.15；
②根據以上分析知，當通入Cl₂的體積為2.8L時，只有碘離子和氯氣反應，所以溶液中發生反應的離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，
故答案為：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；
③通過以上分析知，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．

點評 本題考查離子反應方程式的計算，明確離子反應先后順序是解本題關鍵，結合轉移電子守恒、原子守恒分析解答，題目難度中等．