题目内容

4．1L某混合溶液，可能含有的离子如表：
可能大量含有的阳离子H+     NH4+     Al3+     K+
可能大量含有的阴离子Cl-   Br-    I?ClO?   AlO2-
往该溶液中逐滴加入NaOH溶液并适当加热，产生沉淀和气体的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）的关系如图所示．
（1）则该溶液中确定含有的阳离子有H+、NH4+、Al3+；
不能确定是否含有的阳离子有K+，要确定其存在可补充做的实验是焰色反应；肯定不存在的阴离子有ClO-、AlO2-．
（2）经检测，该溶液中含有大量的Cl-、Br-、I-，若向1L该混合溶液中通入-定量的Cl2，
溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量与通入Cl2的体积（标准状况）的关系如下表所示，分析后回答下列问题：
Cl2的体积（标准状况）2.8L5.6L11.2L
n（X-）1.25mol1.5mol2mol
n（Y-）1.5mol1.4mol0.9mol
n（Z-）amol00
①a=0.15；
②当通入Cl2的体积为2.8L时，溶液中发生反应的离子方程式为Cl2+2I-=I2+2Cl-．
③原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量浓度之比为c（Cl-）：c（Br-）：c（I-）=10：15：4．

分析 （1）根据产生沉淀和气体的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）的关系的图示可以知道，刚加入氢氧化钠溶液时，没有产生沉淀；之后产生了沉淀，且沉淀完全溶解；沉淀溶解前产生了气体，该气体一定是氨气，以上分析依据，分别对离子存在情况作出判断；
（2）①根据反应可知，溶液中阴离子总的物质的量不变（不含氢氧根离子），由表中数据可知，通入5.6L氯气时，碘离子完全反应，同时氧化0.1mol溴离子，据此计算a的值；
②2.8L氯气的物质的量=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，通入0.125mol氯气时溶液中有I-，所以Br-没有参加反应，所以溶液中n（Br-）=1.5mol，溶液中氯离子为通入氯气生成的和原来溶液中存在的，根据Cl原子守恒计算原来n（Cl-）；5.6L氯气的物质的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，通入0.25mol氯气时溶液中没有I-，则碘离子完全反应，且n（Br-）=1.4mol，说明有0.1mol溴离子参加反应，则碘离子完全反应，根据转移电子相等计算n（I-），据此分析解答；
③溶液体积相同，其物质的量之比等于浓度之比．

解答 解：根据图示，开始时没有沉淀生成，说明溶液中氢离子，一定没有ClO-、AlO2-；随后出现沉淀，且沉淀完全溶解了，说明沉淀是氢氧化铝，溶液中一定含有铝离子，一定没有AlO2-，；氢氧化铝溶解前生成了气体，该气体一定是氨气，故溶液中一定含有铵离子；
（1）该溶液中确定含有的离子有H+、NH4+、Al3+，不能确定是否含有的阳离子有K+，要确定其存在可补充做的实验是利用焰色反应隔着钴玻璃观察是否为紫色，确定是否含钾离子，一定不存在ClO-、AlO2-，
故答案为：H+、NH4+、Al3+；K+；焰色反应；ClO-、AlO2-；
（2）.2.8L氯气的物质的量=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，通入0.125mol氯气时溶液中有I-，所以Br-没有参加反应，所以溶液中n（Br-）=1.5mol，溶液中氯离子为通入氯气生成的和原来溶液中存在的，根据Cl原子守恒得原来n（Cl-）=1.25mol-0.125mol×2=1mol；
II.5.6L氯气的物质的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，通入0.25mol氯气时溶液中没有I-，则碘离子完全反应，且n（Br-）=1.4mol，说明有0.1mol溴离子参加反应，则碘离子完全反应，根据转移电子相等得n（I-）=0.25mol×2-0.1mol×1=0.4mol，
①根据反应可知，溶液中阴离子总的物质的量不变（不含氢氧根离子），由表中数据可知，通入5.6L氯气时，碘离子完全反应，同时氧化0.1mol溴离子，故a=1.75+1.4-（1.5+1.5）=0.15，
故答案为：0.15；
②根据以上分析知，当通入Cl2的体积为2.8L时，只有碘离子和氯气反应，所以溶液中发生反应的离子方程式为Cl2+2I-=I2+2Cl-，
故答案为：Cl2+2I-=I2+2Cl-；
③通过以上分析知，n（Cl-）=1mol、n（Br-）=1.5mol、n（I-）=0.4mol，溶液体积相同，其物质的量之比等于浓度之比，所以C（Cl-）：C（Br-）：C（I-）=1mol：1.5mol：0.4mol=10：15：4，
故答案为：10：15：4．

点评 本题考查离子反应方程式的计算，明确离子反应先后顺序是解本题关键，结合转移电子守恒、原子守恒分析解答，题目难度中等．

练习册系列答案
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