Question

15．1L某混合溶液，可能含有的离子如表：

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

（1）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．不能确定是否含有的阳离子有K⁺，要确定其存在可补充做实验的是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）的关系如表所示，分析后回答下列问题：

Cl2的体积（标准状况）	2.8L	5.6L	11.2L
n（Cl-）	1.25mol	1.5mol	2mol
n（Br-）	1.5mol	1.4mol	0.9mol
n（I-）	a mol	0	0

①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^-；
②计算原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物质的量浓度之比为10：15：4．

Answer 1

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，一开始无沉淀，溶液中一定含有H⁺，能够与氢离子反应的离子不能存在；加NaOH有气体放出，则推断溶液中一定含有NH₄⁺，沉淀最后完全消失，则溶液中只含有Al³⁺，不含铁离子，不同金属阳离子灼烧呈现不同的焰色，据此解答；
（2）碘离子与溴离子的还原性强弱顺序为：I^-＞Br^-，加入氯气2.8L时溶液中I^-amol，则说明通入2.8L Cl₂只发生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，2.8L变成5.6L，消耗2.8L Cl₂的物质的量为$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，发生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，根据反应方程式计算．

解答 解：（1）从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，开始时没有沉淀生成，说明溶液中氢离子，则一定没有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，而无铁离子；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；不能确定是否含有钾离子，可以通过灼烧溶液，透过蓝色的钴玻璃观察焰色确定钾离子的存在；
故答案为：K⁺；焰色反应；ClO^-、AlO₂^-；
（2）①由于碘离子与溴离子的还原性：I^-＞Br^-，加入氯气2.8L时溶液中I^-amol，2.8L变成5.6L，消耗2.8LCl₂的物质的量为$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，发生：Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，Br^-消耗0.1mol，需要氯气0.05mol，则说明开始通入2.8LCl₂只发生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，此时n（Cl₂）=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，消耗n（I^-）=2×0.125mol=0.25mol，生成n（Cl^-）=2×0.125mol=0.25mol，此时n（Br^-）=1.5mol，则说明原溶液中n（Br^-）=1.5mol；
故答案为：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；
②通入氯气2.8L时，n（Br^-）=1.5mol，所以原溶液中n（Br^-）=1.5mol；
n（Cl^-）=0.125mol×2=0.25mol，n（I^-）=0.25mol，故原溶液中n（Cl^-）=1.25mol-0.25mol=1mol；
通入氯气5.6L时，n（Br^-）=1.5mol-1.4mol=0.1mol，n（I^-）=0.25mol-0.1mol=0.15mol，故原溶液中n（I^-）=0.25mol+0.15mol=0.4mol；
故原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物质的量浓度之比为：1：1.5：0.4=10：15：4；
故答案为：10：15：4．

点评 本题考查离子的判断和有关计算，准确分析图标数据是解题关键，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．