Question

某混合溶液中可能含有的离子如下表所示：

可能大量含有的阳离子	H+、Ag+、Mg2+、Al3+、NH4+、Fe3+
可能大量含有的阴离子	Cl-、Br-、I-、CO32-、AlO2-

为探究其成分，进行了以下探究实验．
（1）探究一：
甲同学取一定量的混合溶液，向其中逐滴加入氢氧化钠溶液，产生沉淀的物质的量（n）与加入氢氧化钠溶液的体积（V）的关系如图所示．
①该溶液中一定含有的阳离子是

 

，其对应物质的量浓度之比为

 

，一定不存在的阴离子是

 

；
②请写出沉淀减少过程中发生反应的离子方程式

 

．
（2）探究二：
乙同学检测到该溶液中含有大量的Cl^-、Br^-、I^-，若向1L该混合溶液中通入一定量的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）	5.6L	11.2L	22.4L
n（Cl-）	2.5mol	3.0mol	4.0mol
n（Br-）	3.0mol	2.8mol	1.8mol
n（I-）	x mol	0	0

①当通入Cl₂的体积为5.6L时，溶液中发生反应的离子方程式为

 

；
②原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物质的量浓度之比为

 

．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法,离子方程式的书写

专题：离子反应专题

分析：（1）①取一定量的混合溶液，向其中逐滴加入氢氧化钠溶液，分析产生沉淀的物质的量（n）与加入氢氧化钠溶液的体积（V）的关系，开始加入2V₀无沉淀生成说明发生的反应是：H⁺+OH^-═H₂O，再加入氢氧化钠溶液至5V₀，图象分析可知生成沉淀增多至最大，反应为Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，消耗氢氧化钠溶液3V₀，继续加入氢氧化钠，沉淀量不变，说明氢氧化钠和溶液中的铵根离子反应，NH₄⁺+OH^-?NH₃?H₂O，消耗氢氧化钠溶液3V₀，继续加入氢氧化钠溶液，沉淀开始溶解，到加入10V₀氢氧化钠溶液，沉淀全部溶解，发生的反应为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，消耗氢氧化钠V₀；依据定量关系分析判断离子存在情况和离子物质的量之比；
②沉淀减少的反应是氢氧化铝溶解在氢氧化钠溶液的反应；
（2）分析：还原性：I^-＞Br^-，加入氯气5.6L时溶液中I^-amol，则说明通入5.6L Cl₂只发生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，5.6L变成11.2L，消耗5.6L Cl₂的物质的量为

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，发生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，根据反应方程式计算．

解答： 解：（1）①根据图象，开始加入NaOH没有沉淀和气体产生，则一定有H⁺；
依据离子共存分析，一定不含有CO₃^2-、AlO₂^-，开始加入2V₀无沉淀生成说明发生的反应是：H⁺+OH^-═H₂O，后来有沉淀产生且最后消失，则一定没有Mg²⁺、Ag⁺、Fe³⁺，有Al³⁺；
再加入氢氧化钠溶液至5V₀，图象分析可知生成沉淀增多至最大，反应为Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，消耗氢氧化钠溶液3V₀，
继续加入氢氧化钠，沉淀量不变，说明氢氧化钠和溶液中的铵根离子反应，NH₄⁺+OH^-?NH₃?H₂O，消耗氢氧化钠溶液3V₀，
继续加入氢氧化钠溶液，沉淀开始溶解，到加入10V₀氢氧化钠溶液，沉淀全部溶解，发生的反应为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+H₂O，消耗氢氧化钠V₀；
沉淀的质量不变，反应为NH₄⁺+OH^-?NH₃?H₂O的反应，则有NH₄⁺；
现象无法知道有无K⁺；综上所述一定含有H⁺、NH₄⁺、Al³⁺，物质的量之比=2V₀：3V₀：V₀=2：3：1，
故答案为：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；2：3：1；CO₃^2-、AlO₂^-； 
②沉淀减少过程中发生反应是氢氧化铝沉淀溶解于氢氧化钠溶液中的反应，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（2）①由于还原性：I^-＞Br^-，加入氯气5.6L时溶液中I^-xmol，5.6L变成11.2L，消耗5.6LCl₂的物质的量为

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，发生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，Br^-消耗0.2mol，需要氯气0.1mol，则说明开始通入5.6LCl₂只发生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，此时n（Cl₂）=

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，消耗n（I^-）=2×0.25mol=0.5mol，生成n（Cl^-）=2×0.25mol=0.5mol，此时n（Br^-）=3.0mol，则说明原溶液中n（Br^-）=3.0mol；
故答案为：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；
②根据表数据：5.6L变成11.2L，消耗5.6LCl₂的物质的量为

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，发生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，Br^-消耗0.2mol，需要氯气0.1mol，
      Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^- 
  0.1mol  0.2mol           
      Cl₂ +2I^-═I₂+2Cl^- 
  0.15mol 0.3mol
则x=0.3mol，所以原溶液中：
n（I^-）=0.5mol+0.3mol=0.8mol，
n（Cl^-）=2.5mol-0.5mol=2mol，
n（Cl^-）：n（Br^-）：n（I^-）=2：3：0.8=10：15：4，
故答案为：10：15：4．

点评：本题考查离子的判断和计算，图标数据分析的方法和反应实质，题目难度中等，注意根据离子的还原性以及表中数据判断反应的程度，结合方程式计算．