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污染水源。
（1）檢驗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化為無毒物同時生成，寫出反應的離子方程式____________________________；
（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）某化學學習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驗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：對該氣體成分提出合理假設。
假設1：氣體是O₂；   假設2：氣體是_____； 假設3：氣體是CO₂。
②設計方案：設計實驗方案證明你的假設，在下表中完成實驗步驟、預期現(xiàn)象與結論：

實驗步驟	預期現(xiàn)象與結論
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）

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

 

解析試題分析：（1）2Na₂CO₃?3H₂O₂中金屬陽離子為鈉離子，應根據(jù)焰色反應檢驗是否存在Na⁺，有關操作及現(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，則碳元素為+2價，雙氧水具有氧化性，+2價碳元素被氧化為+4價，氧元素由—1價降為—2價，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，因為CO₂與OHˉ能繼續(xù)反應HCO₃ˉ，CO₂與碳酸鈉溶液也能繼續(xù)反應生成碳酸氫鈉）；（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能發(fā)生雙水解反應，放出二氧化碳氣體；如果混合時只發(fā)生前一種反應，則產生的氣體是O₂；如果混合時只發(fā)生后一種反應，則產生的氣體是CO₂；如果兩種反應能同時發(fā)生，則產生的氣體是O₂和CO₂；根據(jù)提出的假設1和3推斷，假設2的內容為氣體是O₂和CO₂；根據(jù)元素化合物的主要性質推斷，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燃，因此檢驗O₂和CO₂需要考慮先后順序，排除干擾，應按先檢驗二氧化碳、再除去過量的二氧化碳、最后檢驗氧氣的順序進行實驗，所以設計的方案為：將反應產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最后逸出的氣體；若澄清石灰水變渾濁、木條復燃，則假設2成立；若澄清石灰水不變渾濁、木條復燃，則假設1成立；若澄清石灰水變渾濁、木條不復燃，則假設3成立（注意不能選擇0.10mol/LNaOH溶液，因為除雜試劑一定過量，應選濃溶液除雜）。
考點：考查元素化合物的主要性質和化學實驗方案的設計，涉及鈉元素的檢驗方法、氧化還原反應、書寫離子方程式、解釋原因、提出合理假設、二氧化碳和氧氣的檢驗等。