Question

某混合溶液中可能含有的離子如下表所示:

可能大量含有的陽離子	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,進行了以下探究實驗。

(1)探究一:

甲同學取一定量的混合溶液,向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液,產(chǎn)生沉淀的物質的量(n)與加入氫氧化鈉溶液的體積(V)的關系如圖所示。

 

①該溶液中一定不存在的陽離子是　 , 

一定不存在的陰離子是　　　　　　　　;含有的陽離子其對應物質的量濃度之比為　 ; 

②請寫出沉淀減少過程中發(fā)生反應的離子方程式  。 

(2)探究二:

乙同學檢測到該溶液中含有大量的Cl-、Br-、I-,若向1 L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)的關系如下表所示,分析后回答下列問題:

Cl2的體積(標準狀況)	11.2 L	22.4 L	28.0 L
n(Cl-)	2.5 mol	3.5 mol	4.0 mol
n(Br-)	3.0 mol	2.5 mol	2.0 mol
n(I-)	x mol	0	0

 

①當起始至通入Cl2的體積為22.4 L時,溶液中發(fā)生反應總的離子方程式為　 ; 

②原溶液中Cl-、Br-、I-的物質的量濃度之比為　 。 

 

Answer 1

(1)①Ag+、Mg2+、Fe3+　CO32—、AlO2—

c(H+)∶c(NH4+)∶c(Al3+)=2∶3∶1

②Al(OH)3+OH-AlO2—+2H2O

(2)①4Cl2+2Br-+6I-8Cl-+Br2+3I2

②1∶2∶1

【解析】(1)向混合液中滴加NaOH溶液,一開始無沉淀生成,說明含有H+;沉淀量最大時繼續(xù)滴加NaOH溶液,沉淀的量不變,說明含有NH4+,繼續(xù)滴加,沉淀量減小直至消失,說明含有Al3+,則一定不含有CO32—、AlO2—(均可與Al3+發(fā)生水解反應),一定不含有Ag+、Mg2+、Fe3+(與OH-形成的沉淀不能溶于NaOH);由題目所給數(shù)據(jù)可得出H+、NH4+、Al3+的物質的量之比為:2∶3∶1;H+(0～2V0),NH4+(5V0～8V0),Al3+(8V0～9V0),沉淀減少段發(fā)生的反應為:Al(OH)3+OH-AlO2—+2H2O。

(2)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1 mol Cl-,Cl-初始物質的量是(2.5-1)mol=1.5 mol,Br-初始物質的量是3 mol;當通入Cl2 22.4 L時,3.0 mol-2.5 mol=0.5 mol 的Br-被氧化:Cl2+2Br-Br2+2Cl-,消耗Cl2 0.25 mol,所以Cl2+2I-I2+2Cl-,該反應消耗的Cl2為:1 mol-0.25 mol=0.75 mol,因此原溶液中的I-為:0.75 mol×2=1.5 mol,故原溶液中的Cl-、Br-、I-的物質的量濃度之比為1.5∶3∶1.5=1∶2∶1。通入Cl2 22.4 L時,此時參加反應的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。