Question

向NaBr與NaI的混合溶液中通入適量Cl₂，反應完全后將溶液蒸干并小心灼燒至恒重，得固體W。

(1)W的可能組成為①____________;②________;③____________;④____________。(填化學式，可以多填或少填)

(2)現將NaBr與NaI的混合固體10.0 g溶于適量水中，通入448 mL Cl₂(標準狀況)充分反應后，按上述操作得到W的質量為7.28 g。求原混合物中NaI的質量分數。

Answer 1

(1)①NaCl  ②NaCl、NaBr  ③NaCl、NaBr、NaI  (2)30.0%

解析:

(1)在混合液中通入Cl₂，可發生如下反應：

2NaI+Cl₂====2NaCl+I₂;2NaBr+Cl₂====2NaCl+Br₂。

因I^-比Br^-的還原性強，故通入Cl₂時，Cl₂優先與還原性強的I^-反應。灼燒時I₂易升華，Br₂易揮發。

當Cl₂把NaI、NaBr全部氧化時，灼燒至恒重得到NaCl；當Cl₂使NaI反應完全而使NaBr未反應或部分反應時，得到的固體為NaCl和NaBr的混合物；當Cl₂的量很少，只能使部分NaI氧化時，燃燒所得固體為NaCl、NaBr、NaI三者的混合物。因此，W的組成可能有三種，即①NaCl，②NaCl、NaBr，③NaCl、NaBr、NaI。

(2)n(Cl₂)==0.0200 mol

①若Cl₂完全反應，消耗原固體的最大質量為

m_max=m(NaI)=2×0.0200 mol×150 g\5mol^-1=6.00 g<10.0 g

所以，Cl₂的量不足，將完全轉化為NaCl。

根據氯元素守恒生成的NaCl應為：

m(NaCl)=0.0200 mol×2×58.5 g·mol^-1=2.34 g，所以W中含NaCl 2.34 g。

②如果Cl₂ 0.0200 mol全部與NaI反應，固體質量減少，

Δm=6.00 g-2.34 g=3.66 g>10.0 g-7.28 g=2.72 g

③若Cl₂ 0.0200 mol完全與NaBr反應，需NaBr的質量為：

m(NaBr)=2×0.0200 mol×103 g\5mol^-1=4.12 g

固體質量減少Δm=4.12 g-2.34 g=1.78 g<10.0 g-7.28 g=2.72 g。

由此可推知Cl₂與NaI反應完全，而與NaBr部分反應。所以7.28 g固體W為NaCl和NaBr的混合物。

設原固體混合物中NaI的物質的量為x。

Cl₂+2NaI====I₂+2NaCl    Δm

1 mol                   183 g

Cl₂+2NaBr====Br₂+2NaCl    Δm

1 mol                      89 g

0.0200 mol-

依題意可列方程：

×183 g·mol^-1+(0.0200 mol-)×89 g·mol^-1=10.0 g-7.28 g,解得x=0.0200 mol。

w(NaI)=×100%=30.0%

答：原混合物中的NaI質量分數為30.0%。