Question

用純堿和雙氧水混合可制作新型液體洗滌劑（2Na₂CO₃?3H₂O₂），它具有殺菌消毒去油污的能力且不會(huì)污染水源。
（1）檢驗(yàn)這種新型洗滌劑中金屬陽離子的操作和現(xiàn)象是______________________；
（2）這種洗滌劑中的雙氧水可以將廢水中的氰化物轉(zhuǎn)化為無毒物同時(shí)生成，寫出反應(yīng)的離子方程式____________________________；
（3）如果配制洗滌劑的水中含有鐵離子，不僅會(huì)削弱洗滌劑的去污能力，甚至完全失去殺菌作用。試分析其中的原因（寫出其中一種即可，用離子方程式和簡要文字表述）：
__________________________________________________；
（4）某化學(xué)學(xué)習(xí)小組為了定性探究鐵離子對這種新型洗滌劑的不良影響，取該洗滌劑100mL，加入25g FeCl₃固體，產(chǎn)生大量無色無味氣體，用貯氣瓶收集氣體。請選用下列試劑和實(shí)驗(yàn)用品完成氣體成分的探究過程：0.10 mol?Lˉ¹NaOH溶液、8.0 mol?Lˉ¹NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol?Lˉ¹KMnO₄溶液、BaCl₂稀溶液、品紅溶液、蒸餾水、木條、酒精燈、火柴、洗氣瓶。
①提出假設(shè)：對該氣體成分提出合理假設(shè)。
假設(shè)1：氣體是O₂；   假設(shè)2：氣體是_____； 假設(shè)3：氣體是CO₂。
②設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明你的假設(shè)，在下表中完成實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
將氣體依次通入盛有_______、________的洗氣瓶中，________________________。

 

Answer 1

（18分）（1）用潔凈的鉑絲蘸取洗滌劑在酒精燈火焰上灼燒，火焰呈黃色（合理即給分）（2分）
（2）H₂O₂+CNˉ+H₂O=HCO₃ˉ+NH₃（2分）
（3）①2H₂O₂2H₂O+O₂↑，鐵離子會(huì)加速H₂O₂分解，使洗滌劑失去殺菌作用；（3分，方程式2分，后文字描述1分，下②同）
②2Fe³⁺+3CO₃²ˉ+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑，F(xiàn)e³⁺與CO₃²ˉ水解相互促進(jìn)水解，使洗滌劑失去去污能力；（同上）
（4）①CO₂和O₂（2分，氣體符號名稱順序可顛倒）
②（共6分）

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
澄清石灰水、8.0mol?Lˉ1NaOH溶液，并將帶火星的木條放在最后一個(gè)洗氣瓶的出口處。（答案著重號處為各得分點(diǎn)，各1分；試劑（要求濃渡數(shù)值單位）選對且順序準(zhǔn)確才給分，試劑順序顛倒扣2分；）	若澄清石灰水不變渾濁，木條復(fù)燃，則假設(shè)1成立；（1分） 若澄清石灰水變渾濁，木條復(fù)燃，則假設(shè)2成立；（1分） 若澄清石灰水變渾濁，木條不復(fù)燃，則假設(shè)3成立。（1分）

 

解析試題分析：（1）2Na₂CO₃?3H₂O₂中金屬陽離子為鈉離子，應(yīng)根據(jù)焰色反應(yīng)檢驗(yàn)是否存在Na⁺，有關(guān)操作及現(xiàn)象為：用潔凈的鉑絲蘸取洗滌劑在酒精燈火焰上灼燒，火焰呈黃色，說明該洗滌劑中存在鈉離子；（2）廢水中氰化物以CNˉ形式存在，氮元素為—3價(jià)，則碳元素為+2價(jià)，雙氧水具有氧化性，+2價(jià)碳元素被氧化為+4價(jià)，氧元素由—1價(jià)降為—2價(jià)，根據(jù)電子、電荷、原子守恒可得：H₂O₂+CNˉ+H₂O=NH₃↑+HCO₃ˉ（注意不能寫成H₂O₂+CNˉ+H₂O=NH₃↑+CO₂↑+OHˉ，因?yàn)镃O₂與OHˉ能繼續(xù)反應(yīng)HCO₃ˉ，CO₂與碳酸鈉溶液也能繼續(xù)反應(yīng)生成碳酸氫鈉）；（3）過氧化氫不穩(wěn)定，能分解為水和氧氣，鐵離子是該反應(yīng)的常用催化劑之一，能加快過氧化氫分解的速率，使洗滌劑失去消毒作用；（4）①洗滌劑中過氧化氫在氯化鐵溶液催化下分解放出氧氣，碳酸鈉與氯化鐵溶液混合時(shí)能發(fā)生雙水解反應(yīng)，放出二氧化碳?xì)怏w；如果混合時(shí)只發(fā)生前一種反應(yīng)，則產(chǎn)生的氣體是O₂；如果混合時(shí)只發(fā)生后一種反應(yīng)，則產(chǎn)生的氣體是CO₂；如果兩種反應(yīng)能同時(shí)發(fā)生，則產(chǎn)生的氣體是O₂和CO₂；根據(jù)提出的假設(shè)1和3推斷，假設(shè)2的內(nèi)容為氣體是O₂和CO₂；根據(jù)元素化合物的主要性質(zhì)推斷，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，與其余試劑都無明顯變化，二氧化碳不能支持燃燒，而氧氣卻能使帶火星的木條復(fù)燃，因此檢驗(yàn)O₂和CO₂需要考慮先后順序，排除干擾，應(yīng)按先檢驗(yàn)二氧化碳、再除去過量的二氧化碳、最后檢驗(yàn)氧氣的順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)的方案為：將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體依次通入盛有澄清石灰水、8.0mol/LnaOH溶液的洗氣瓶中，用帶火星的木條檢驗(yàn)最后逸出的氣體；若澄清石灰水變渾濁、木條復(fù)燃，則假設(shè)2成立；若澄清石灰水不變渾濁、木條復(fù)燃，則假設(shè)1成立；若澄清石灰水變渾濁、木條不復(fù)燃，則假設(shè)3成立（注意不能選擇0.10mol/LNaOH溶液，因?yàn)槌�雜試劑一定過量，應(yīng)選濃溶液除雜）。
考點(diǎn)：考查元素化合物的主要性質(zhì)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及鈉元素的檢驗(yàn)方法、氧化還原反應(yīng)、書寫離子方程式、解釋原因、提出合理假設(shè)、二氧化碳和氧氣的檢驗(yàn)等。