Question

3．某混合溶液中可能含有的離子如表所示：

可能大量含有的陽(yáng)離子	H+、Ag+、Mg2+、Al3+、NH4+、Fe3+
可能大量含有的陰離子	Cl-、Br-、I-、CO32-、AlO2-

為探究其成分，進(jìn)行了以下探究實(shí)驗(yàn)．
（1）探究一：甲同學(xué)取一定量的混合溶液，向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入氫氧化鈉溶液的體積（V）的關(guān)系如圖所示．
①該溶液中一定含有的陽(yáng)離子是H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，其對(duì)應(yīng)物質(zhì)的量濃度之比為2：3：1，一定不存在的陰離子是CO₃^2-、AlO₂^-；
②請(qǐng)寫出沉淀減少過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂$_2^-$+2H₂O．
（2）探究二：乙同學(xué)檢測(cè)到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)系如下表所示，分析后回答下列問(wèn)題：

Cl2的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	5.6L	11.2L	22.4L
n （Cl-）	2.5mol	3.0mol	4.0mol
n （Br-）	3.0mol	2.6mol	1.6mol
n （I-）	x mol	0	0

①原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質(zhì)的量濃度之比為（最簡(jiǎn)整數(shù)比）10：15：3．
②當(dāng)通入Cl₂的體積達(dá)到11.2L時(shí)，溶液中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式可表示為：5Cl₂+6I^-+4Br^-=10Cl^-+3I₂+2Br₂．

Answer 1

分析 （1）①開(kāi)始加入2V₀無(wú)沉淀生成說(shuō)明發(fā)生的反應(yīng)是：H⁺+OH^-═H₂O，再加入氫氧化鈉溶液至5V₀，圖象分析可知生成沉淀增多至最大，反應(yīng)為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，消耗氫氧化鈉溶液3V₀，繼續(xù)加入氫氧化鈉，沉淀量不變，說(shuō)明氫氧化鈉和溶液中的銨根離子反應(yīng)，NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O，消耗氫氧化鈉溶液3V₀，繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀開(kāi)始溶解，到加入10V₀氫氧化鈉溶液，沉淀全部溶解，發(fā)生的反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，消耗氫氧化鈉V₀；依據(jù)定量關(guān)系分析判斷離子存在情況和離子物質(zhì)的量之比；
②沉淀減少是氫氧化鋁與過(guò)量的氫氧化鈉反應(yīng)生成可溶性偏鋁酸鈉．
（2）還原性：I^-＞Br^-，加入氯氣5.6L時(shí)溶液中I^-amol，則說(shuō)明通入5.6L Cl₂只發(fā)生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，5.6L變成11.2L，消耗5.6L Cl₂的物質(zhì)的量為$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，發(fā)生Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-、Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，結(jié)合離子反應(yīng)方程式計(jì)算．

解答 解：（1）①根據(jù)圖象，開(kāi)始加入NaOH沒(méi)有沉淀和氣體產(chǎn)生，則一定有H⁺；
由離子共存可知，一定不含有CO₃^2-、AlO₂^-，開(kāi)始加入2V₀無(wú)沉淀生成說(shuō)明發(fā)生的反應(yīng)是：H⁺+OH^-═H₂O，后來(lái)有沉淀產(chǎn)生且最后消失，則一定沒(méi)有Mg²⁺、Fe³⁺，有Al³⁺；
再加入氫氧化鈉溶液至5V₀，圖象分析可知生成沉淀增多至最大，反應(yīng)為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，消耗氫氧化鈉溶液3V₀，
繼續(xù)加入氫氧化鈉，沉淀量不變，說(shuō)明氫氧化鈉和溶液中的銨根離子反應(yīng)，NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O，消耗氫氧化鈉溶液3V₀，
繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀開(kāi)始溶解，到加入10V₀氫氧化鈉溶液，沉淀全部溶解，發(fā)生的反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，消耗氫氧化鈉V₀；
沉淀的質(zhì)量不變，反應(yīng)為NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O的反應(yīng)，則有NH₄⁺；
圖中反應(yīng)現(xiàn)象無(wú)法確定是否含K⁺；綜上所述一定含有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，物質(zhì)的量之比=2V₀：3V₀：V₀=2：3：1，
故答案為：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；2：3：1；CO₃^2-、AlO₂^-；
②沉淀減少是氫氧化鋁與過(guò)量的氫氧化鈉反應(yīng)生成可溶性偏鋁酸鈉，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂$_2^-$+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂$_2^-$+2H₂O；
（2）①由于還原性：I^-＞Br^-，加入氯氣5.6L時(shí)溶液中I^-xmol，Cl₂的物質(zhì)的量為$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，
Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，
0.25 0.5
消耗n（I^-）=2×0.25mol=0.5mol，生成n（Cl^-）=2×0.25mol=0.5mol，此時(shí)n（Br^-）=3.0mol，則說(shuō)明原溶液中n（Br^-）=3.0mol；
5.6L變成11.2L，消耗Cl₂的物質(zhì)的量為$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，發(fā)生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Br^-消耗3.0-2.6=0.4mol，需要氯氣0.2mol，
    Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^- 
    0.2mol  0.4mol           
   Cl₂ +2I^-═I₂+2Cl^- 
   0.05mol 0.1mol
則x=0.1mol，所以原溶液中：
n（I^-）=0.5mol+0.1mol=0.6mol，
n（Cl^-）=2.5mol-0.5mol=2mol，
n（Cl^-）：n（Br^-）：n（I^-）=2：3：0.6=10：15：3，
故答案為：10：15：3；
②當(dāng)通入Cl₂的體積達(dá)到11.2L時(shí)，碘離子均被氧化，溴離子部分氧化，由電子、電荷守恒可知離子反應(yīng)為5Cl₂+6I^-+4Br^-=10Cl^-+3I₂+2Br₂，
故答案為：5Cl₂+6I^-+4Br^-=10Cl^-+3I₂+2Br₂．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查離子反應(yīng)，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力考查，注意②中反應(yīng)的先后順序?yàn)榻獯鸬年P(guān)鍵，題目難度中等．