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^+、Mg^2+、Al^3+、NH4^+、Fe^3+
可能大量含有的阴离子	Cl^-、Br^-、I^-、CO3^2^—、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该溶液中一定不存在的阳离子是　                     , 

一定不存在的阴离子是　　　　　　　　;含有的阳离子其对应物质的量浓度之比为　        ; 

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1 L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)	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当起始至通入Cl₂的体积为22.4 L时,溶液中发生反应总的离子方程式为　                        ; 

②原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物质的量浓度之比为　                            。 

Answer

(1)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,一开始无沉淀生成,说明含有H+;沉淀量最大时继续滴加NaOH溶液,沉淀的量不变,说明含有NH4+,继续滴加,沉淀量减小直至消失,说明含有Al3+,则一定不含有CO32—、AlO2—(均可与Al3+发生水解反应),一定不含有Ag+、Mg2+、Fe3+(与OH-形成的沉淀不能溶于NaOH);由题目所给数据可得出H+、NH4+、Al3+的物质的量之比为:2∶3∶1;H+(0～2V0),NH4+(5V0～8V0),Al3+(8V0～9V0),沉淀减少段发生的反应为:Al(OH)3+OH-AlO2—+2H2O。

(2)当通入Cl2的体积为11.2 L时,溶液中I-还有剩余,即氯气只与I-反应:Cl2+2I-I2+2Cl-,生成1 mol Cl-,Cl-初始物质的量是(2.5-1)mol=1.5 mol,Br-初始物质的量是3 mol;当通入Cl2 22.4 L时,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-,该反应消耗的Cl2为:1 mol-0.25 mol=0.75 mol,因此原溶液中的I-为:0.75 mol×2=1.5 mol,故原溶液中的Cl-、Br-、I-的物质的量浓度之比为1.5∶3∶1.5=1∶2∶1。通入Cl2 22.4 L时,此时参加反应的Cl2、Br-、I-物质的量之比为:1 mol∶0.5 mol∶1.5 mol=2∶1∶3=4∶2∶6,故离子方程式为:4Cl2+2Br-+6I-8Cl-+Br2+3I2。