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

题文

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^-、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                            。 

题型：未知 难度：其他题型

答案

(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

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。

考点

据考高分专家说，试题“某混合溶液中可能含有的离子如下表所示:可.....”主要考查你对 [离子共存 ]考点的理解。

离子共存

离子共存：

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应，就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有：
（注：“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应）

S^2-

SO₃^2-

I^-

Fe²⁺

Br^-

Cl^-(H⁺)

MnO₄^-

√

√

√

√

√

√

ClO^-

√

√

√

√

√

√

NO₃^-(H⁺)

√

√

√

√

√

×

Fe³⁺

√

√

√

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有：

• 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
  Ba²⁺、Ca²⁺CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-Ag⁺CO₃^2-、SO₃^2-、Cl^-
• 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
  H⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S^2-、HS^-OH^-NH₄⁺
• 离子间相互结合生成弱电解质
  H⁺ CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、CH₃COO^-、F^-弱酸OH^-NH₄⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺弱碱H⁺水

因能发生双水解的离子有：

Al³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S₂^-、HS^-、AlO₂^-、ClO^-Fe³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-NH₄⁺SiO₃^2-、AlO₂^-

因发生络合反应而不共存的离子有：

Fe³⁺ SCN^-Ag⁺、Cu²⁺NH₃·H₂O

null

null

null

判断离子是否共存的几种情况：

（1）发生复分解反应，离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-等易挥发的弱酸的酸根与H⁺不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ag⁺等不能与SO₄^2-、CO₃^2-等大量共存；
                            Mg²⁺、Fe²⁺、Ag⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等不能与OH^-大量共存；
                            Pb²⁺与Cl^-，Fe²⁺与S^2-、Ca²⁺与PO₄^3-、Ag⁺与I^-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、F^-、ClO^-、AlO₂^-、SiO₃^2-、CN^-、C₁₇H₃₅COO^-与H⁺不能大量共存；
                                   一些酸式弱酸根如HCO₃^-、HPO₄^2-、HS^-、H₂PO₄^-、HSO₃^-不能与OH^-大量共存；
                                    NH₄⁺与OH^-不能大量共存。
（2）发生氧化还原反应，离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S^2-、HS^-、SO₃^2-、I^-和Fe³⁺不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO₄^-、Cr₂O₇^-、NO₃^-、ClO^-与S^2-、HS^-、SO₃^2-、HSO₃^-、I^-、Fe²⁺等不能大量共存；
    SO₃^2-和S^2-在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下由于发生2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O不能共存 ；H⁺与S₂O₃^2-不能大量共存。
（3）能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存（双水解）
例：Al³⁺和HCO₃^-、CO₃^2-、HS^-、S^2-、AlO₂^-、ClO^-等；Fe³⁺与CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-等不能大量共存。
（4）溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe²⁺、Fe³⁺与SCN^-不能大量共存。
主要题目要求的限定：
（1）酸性溶液（H⁺）、碱性溶液（OH^-）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H⁺或OH^-=1×10^-10mol/L的溶液等。
（2）溶液的颜色：有色离子MnO₄^-（紫色）、Fe³⁺（棕黄）、Fe²⁺（浅绿）、Cu²⁺（蓝）、Fe(SCN)₂⁺（红）、Fe(SCN)₆^3-（血红）。
（3）要求“大量共存”还是“不能大量共存”。