Question

5．1L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-

（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．
①该溶液中一定含有的阳离子是H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；
②可能存在的阳离子有K⁺；
③肯定不存在的阴离子是ClO^-、AlO₂^-．
（2）经检测，该溶液中还含有大量的Cl^-、Br^-、I^-，若向2L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

①a的值为0.15；
②当通入Cl₂的体积为3.36L（标准状态下）时，溶液中发生反应的离子方程式为Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂；此时溶液中Br^-、I^-的物质的量浓度分别为c（Br^-）=0.75mol/L，c（I^-）=0.05mol/L．

Answer 1

分析 （1）根据表中离子和图象进行分析，一开始无沉淀，溶液中一定含有H⁺，能够与氢离子反应离子不能存在；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⁺，据此进行推断；
（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2.8LCl₂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，先后发生：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，Cl₂ +2Br^-═Br₂+2Cl^-，根据反应方程式计算．

解答 解：（1）根据图象，一开始无沉淀，推断溶液中一定含有H⁺，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⁺，而不含有Mg²⁺，K⁺不能确定，若要确定K⁺，可通过焰色反应确定，因为溶液中含有H⁺，所以一定不含有ClO^-、AlO₂^-，
所以溶液中确定含有的阳离子有：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；K⁺；不能确定的离子为：K⁺；肯定不存在的阴离子有：CO₃ ^2-、AlO₂^-，
故答案为：H⁺、NH₄⁺、Al³⁺；K⁺；CO₃ ^2-、AlO₂^-；
（2）①2.8L氯气的物质的量为$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=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，Cl原子守恒得原来n（Cl^-）=1.25mol-0.125mol×2=1mol；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，根据反应：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-，该反应中生成0.25mol氯离子消耗碘离子，所以a=0.5mol-0.25mol=0.15mol，
故答案为：0.15；
②通过以上分析知，当通入Cl₂的体积为3.36L即0.15mol（标准状态下）时，溶液中发生反应的离子方程式为Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂；n（Br^-）=1.5mol、n（I^-）=0.4mol-0.15mol×2=0.1mol，溶液体积相同，c（Br^-）=$\frac{1.5mol}{2L}$=0.75mol/L，c（I^-）=$\frac{0.1mol}{2L}$=0.05mol/L，
故答案为：Cl₂+2I^-=2Cl^-+I₂；0.75mol/L；0.05mol/L．

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．