Question

取一定质量的NaBr、NaI的混合物平均分成五等分，分别加水配成溶液并编号为甲、乙、丙、丁、戊，再分别向各溶液中通入一定体积的氯气，将反应后所得溶液蒸干灼烧得固体，通入氯气的体积与最终所得固体质量记录如下：

编号	甲	乙	丙	丁	戊
固体组成	______	______	______	______	NaCl
Cl2的体积/mL	V	2V	3V	4V	5V
固体质量/g	54.62	43.64	35.48	30.14	29.25

求：（1）填写表中空白．
（2）标准状况下Cl₂的体积V为______，原混合物中NaBr的物质的量为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）本题为卤素单质间的置换反应，向NaBr、NaI的混合溶液中通入Cl₂，需考虑置换反应发生的先后，因还原性I^-＞Br^-＞Cl^-，故先有2NaI+Cl₂=2NaCl+I₂…①，反应完后再有2NaBr+Cl₂=2NaCl+Br₂…②．将反应甲至戊视作每次增加vml氯气计算，相同体积的氯气与同种离子发生反应，蒸干灼烧得到固体的质量减少相等，再根据固体质量差量进行判断；
（2）根据丁最后加入的vml氯气，导致蒸干灼烧得到固体的质量减少，计算v的值；
由表可知NaCl的质量为29.25g，由钠离子守恒可知NaBr、NaI的物质的量之和为0.5mol．根据固体质量差量进行判断，乙最后通入vml氯气只与NaI反应，甲通入vml氯气导致固体质量减少等于乙最后通入vml氯气导致固体质量减少，所以原溶液中NaI与NaBr的总质量为54.62g+10.98g=65.6g，据此列方程求解．
解答：解：（1）戊中固体NaCl质量29.25g，钠离子守恒可知NaBr、NaI的物质的量之和等于NaCl的物质的量，即=0.5mol，
由钠离子守恒可知反应后蒸干灼烧得到的固体的物质的量不变为0.5mol，
将反应甲至戊视作每次增加vml氯气计算，因还原性I^-＞Br^-＞Cl^-，故先有2NaI+Cl₂=2NaCl+I₂…①，反应完后再有2NaBr+Cl₂=2NaCl+Br₂…②．
①对于甲，固体平均摩尔质量为=109.24g/mol，所以甲固体中一定含有NaI，所以甲固体的组成为NaI、NaBr、NaCl； 
②对于乙视作甲增加vml氯气，导致固体质量减少为54.62g-43.64g=10.98g，
对于丙视作乙增加vml氯气，导致固体质量减少为43.64g-35.48=8.16g，
相同体积的氯气与同种离子发生反应，蒸干灼烧得到固体的质量减少相等．由于乙与丙后加入的vml氯气使固体的质量减少不相等，所以丙固体中一定不含有NaI，
再根据丁、戊继续通入氯气蒸干灼烧得到固体的质量还在减少，所以丙固体的组成为NaBr、NaCl； 
③对于戊视作丁增加vml氯气，蒸干灼烧得到固体的质量还在减少，结合丙固体的组成为NaBr、NaCl，说明丁固体的组成为NaBr、NaCl． 
④丁中最后vml氯气与NaBr反应，vml氯气完全反应，且有NaBr剩余，令vml氯气的物质的量为n，则
 Cl₂+2NaBr=2NaCl+Br₂   固体减少
1mol                    160g-71g=89g
n                35.48g-30.14g=5.34g
所以n=0.06mol
即vml氯气的物质的量为0.06mol．
对于乙视作甲增加vml氯气，导致固体质量减少为54.62g-43.64g=10.98g，因还原性I^-＞Br^-＞Cl^-，故先有2NaI+Cl₂=2NaCl+I₂，反应完后再有2NaBr+Cl₂=2NaCl+Br₂．
vml氯气与NaI反应导致固体质量减少最多 
2NaI+Cl₂=2NaCl+I₂ 固体减少
    1mol         254g-71g=183g
   0.06mol         a
所以a=10.98g，等于甲通入vml氯气导致固体质量减少，所以乙最后通入vml氯气只与NaI反应．
对于丙视作乙增加vml氯气，导致固体质量减少为43.64g-35.48=8.16g，vml氯气与NaBr反应导致固体质量减少最少为35.48g-30.14g=5.34g，小于8.16g，
故丙中最后vml氯气，既与NaI反应又与NaBr反应．
由上述分析可得：固体乙的组成为NaI、NaBr、NaCl；
故答案为：NaI、NaBr、NaCl；NaI、NaBr、NaCl；NaBr、NaCl；NaBr、NaCl；        
（2）由（1）计算可知vml氯气的物质的量为0.06mol，标准状况下体积为0.06mol×22.4L/mol=1.344L=1344mL，
由于乙最后通入vml氯气只与NaI反应，甲通入vml氯气导致固体质量减少等于乙最后通入vml氯气导致固体质量减少，
所以原溶液中NaI与NaBr的总质量为54.62g+10.98g=65.6g，
令原溶液中NaI的物质的量为xmol，NaBr的物质的量为ymol，则
，解得x=0.3，y=0.2．
故答案为：1344mL；0.2mol．
点评：本题以卤素单质及化合物的性质为载体，考查化学计算与思维分析能力，难度比较大，本题关键在于1、根据钠离子守恒可知蒸干灼烧得到固体的物质的量为定值0.5mol，进而确定甲固体的成分．2、相同体积的氯气与同种离子发生反应，蒸干灼烧得到固体的质量减少相等，由丙固体质量入手判断．3、确定乙中乙最后通入vml氯气只与NaI反应及确定乙固体的成分．