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+、Mg2+、Al3+、NH4+、Fe3+
可能大量含有的阴离子	Cl-、Br-、I-、CO32—、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

(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CO₃^2—、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。