Question

用纯碱和双氧水混合可制作新型液体洗涤剂（2Na₂CO₃?3H₂O₂），它具有杀菌消毒去油污的能力且不会污染水源。
（1）检验这种新型洗涤剂中金属阳离子的操作和现象是______________________；
（2）这种洗涤剂中的双氧水可以将废水中的氰化物转化为无毒物同时生成，写出反应的离子方程式____________________________；
（3）如果配制洗涤剂的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因（写出其中一种即可，用离子方程式和简要文字表述）：
__________________________________________________；
（4）某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型洗涤剂的不良影响，取该洗涤剂100mL，加入25g FeCl₃固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程：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、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。
①提出假设：对该气体成分提出合理假设。
假设1：气体是O₂；   假设2：气体是_____； 假设3：气体是CO₂。
②设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论：

实验步骤	预期现象与结论
将气体依次通入盛有_______、________的洗气瓶中，________________________。

 

Answer 1

（18分）（1）用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色（合理即给分）（2分）
（2）H₂O₂+CNˉ+H₂O=HCO₃ˉ+NH₃（2分）
（3）①2H₂O₂2H₂O+O₂↑，铁离子会加速H₂O₂分解，使洗涤剂失去杀菌作用；（3分，方程式2分，后文字描述1分，下②同）
②2Fe³⁺+3CO₃²ˉ+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑，Fe³⁺与CO₃²ˉ水解相互促进水解，使洗涤剂失去去污能力；（同上）
（4）①CO₂和O₂（2分，气体符号名称顺序可颠倒）
②（共6分）

实验操作	预期现象与结论
澄清石灰水、8.0mol?Lˉ1NaOH溶液，并将带火星的木条放在最后一个洗气瓶的出口处。（答案着重号处为各得分点，各1分；试剂（要求浓渡数值单位）选对且顺序准确才给分，试剂顺序颠倒扣2分；）	若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设1成立；（1分） 若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设2成立；（1分） 若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设3成立。（1分）

 

解析试题分析：（1）2Na₂CO₃?3H₂O₂中金属阳离子为钠离子，应根据焰色反应检验是否存在Na⁺，有关操作及现象为：用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色，说明该洗涤剂中存在钠离子；（2）废水中氰化物以CNˉ形式存在，氮元素为—3价，则碳元素为+2价，双氧水具有氧化性，+2价碳元素被氧化为+4价，氧元素由—1价降为—2价，根据电子、电荷、原子守恒可得：H₂O₂+CNˉ+H₂O=NH₃↑+HCO₃ˉ（注意不能写成H₂O₂+CNˉ+H₂O=NH₃↑+CO₂↑+OHˉ，因为CO₂与OHˉ能继续反应HCO₃ˉ，CO₂与碳酸钠溶液也能继续反应生成碳酸氢钠）；（3）过氧化氢不稳定，能分解为水和氧气，铁离子是该反应的常用催化剂之一，能加快过氧化氢分解的速率，使洗涤剂失去消毒作用；（4）①洗涤剂中过氧化氢在氯化铁溶液催化下分解放出氧气，碳酸钠与氯化铁溶液混合时能发生双水解反应，放出二氧化碳气体；如果混合时只发生前一种反应，则产生的气体是O₂；如果混合时只发生后一种反应，则产生的气体是CO₂；如果两种反应能同时发生，则产生的气体是O₂和CO₂；根据提出的假设1和3推断，假设2的内容为气体是O₂和CO₂；根据元素化合物的主要性质推断，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，与其余试剂都无明显变化，二氧化碳不能支持燃烧，而氧气却能使带火星的木条复燃，因此检验O₂和CO₂需要考虑先后顺序，排除干扰，应按先检验二氧化碳、再除去过量的二氧化碳、最后检验氧气的顺序进行实验，所以设计的方案为：将反应产生的气体依次通入盛有澄清石灰水、8.0mol/LnaOH溶液的洗气瓶中，用带火星的木条检验最后逸出的气体；若澄清石灰水变浑浊、木条复燃，则假设2成立；若澄清石灰水不变浑浊、木条复燃，则假设1成立；若澄清石灰水变浑浊、木条不复燃，则假设3成立（注意不能选择0.10mol/LNaOH溶液，因为除杂试剂一定过量，应选浓溶液除杂）。
考点：考查元素化合物的主要性质和化学实验方案的设计，涉及钠元素的检验方法、氧化还原反应、书写离子方程式、解释原因、提出合理假设、二氧化碳和氧气的检验等。