Question

某混合溶液中可能含有的離子如下表所示:

可能大量含有的陽離子	H+、Ag+、Mg2+、Al3+、NH4+、Fe3+
可能大量含有的陰離子	Cl-、Br-、I-、CO32—、AlO2—

 
為探究其成分,進行了以下探究實驗。
(1)探究一:
甲同學取一定量的混合溶液,向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液,產生沉淀的物質的量(n)與加入氫氧化鈉溶液的體積(V)的關系如圖所示。

①該溶液中一定不存在的陽離子是　                    , 
一定不存在的陰離子是　　　　　　　　;含有的陽離子其對應物質的量濃度之比為　       ; 
②請寫出沉淀減少過程中發生反應的離子方程式                。 
(2)探究二:
乙同學檢測到該溶液中含有大量的Cl^-、Br^-、I^-,若向1 L該混合溶液中通入一定量的Cl₂,溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量與通入Cl₂的體積(標準狀況)的關系如下表所示,分析后回答下列問題:

Cl2的體積(標準狀況)	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當起始至通入Cl₂的體積為22.4 L時,溶液中發生反應總的離子方程式為　                       ; 
②原溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質的量濃度之比為　                           。 

Answer 1

(1)①Ag⁺、Mg²⁺、Fe³⁺　CO₃^2—、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

(1)向混合液中滴加NaOH溶液,一開始無沉淀生成,說明含有H⁺;沉淀量最大時繼續滴加NaOH溶液,沉淀的量不變,說明含有NH₄⁺,繼續滴加,沉淀量減小直至消失,說明含有Al³⁺,則一定不含有CO₃^2—、AlO₂^—(均可與Al³⁺發生水解反應),一定不含有Ag⁺、Mg²⁺、Fe³⁺(與OH^-形成的沉淀不能溶于NaOH);由題目所給數據可得出H⁺、NH₄⁺、Al³⁺的物質的量之比為:2∶3∶1;H⁺(0～2V₀),NH₄⁺(5V₀～8V₀),Al³⁺(8V₀～9V₀),沉淀減少段發生的反應為:Al(OH)₃+OH^-AlO₂^—+2H₂O。
(2)當通入Cl₂的體積為11.2 L時,溶液中I^-還有剩余,即氯氣只與I^-反應:Cl₂+2I^-I₂+2Cl^-,生成1 mol Cl^-,Cl^-初始物質的量是(2.5-1)mol="1.5" mol,Br^-初始物質的量是3 mol;當通入Cl₂ 22.4 L時,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^-,該反應消耗的Cl₂為:1 mol-0.25 mol="0.75" mol,因此原溶液中的I^-為:0.75 mol×2="1.5" mol,故原溶液中的Cl^-、Br^-、I^-的物質的量濃度之比為1.5∶3∶1.5=1∶2∶1。通入Cl₂ 22.4 L時,此時參加反應的Cl₂、Br^-、I^-物質的量之比為:1 mol∶0.5 mol∶1.5 mol=2∶1∶3=4∶2∶6,故離子方程式為:4Cl₂+2Br^-+6I^-8Cl^-+Br₂+3I₂。