Question

9．Ⅰ．甲学生对Cl₂与FeCl₂和KSCN混合溶液的反应进行实验探究．向A中通入氯气至过量，观察A中，发现溶液先呈红色，然后变为黄色．
（1）B中反应的离子方程式是Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）为了探究A中溶液由红色变为黄色的原因，甲同学进行如下实验．取A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在Fe³⁺；
（3）资料显示：SCN ^-的电子式为．甲同学猜想SCN^-可能被Cl₂氧化了，他进行了如下研究；
①取A中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，由此证明
SCN^-中被氧化的元素是硫元素；
②甲同学通过实验证明了SCN^-中氮元素转化为NO₃^-，已知SCN^-中碳元素没有被氧化，若SCN^-与Cl₂反应生成1mol CO₂，则转移电子的物质的量是16mol；
Ⅱ.8.12天津港特大爆炸事故现场有700吨左右氰化钠，氰化钠剧毒．有少量因爆炸冲击发生泄漏．这些泄露的氰化钠可通过喷洒氧化剂双氧水的方式来处理，以减轻污染．
（1）写出NaCN的电子式Na⁺，偏碱性条件下，氰化钠溶液的CN^-被双氧水氧化为HCO₃^-，同时放出NH₃，该反应的离子方程式：CN^-+H₂O₂+H₂O═NH₃↑+HCO₃^-；
（2）Cu²⁺可作为双氧水氧化CN^-中的催化剂．某兴趣小组要探究Cu²⁺对双氧水氧化CN^-是否起催化作用，请你完成下实验方案．填写实验步骤、实验现象和结论（己知：CN^-浓度可用离子色谱仪测定）

步骤：分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度

现象与结论： 若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用 若两试管中的CN-浓度相同，则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）B装置是用来吸收氯气尾气的，根据元素守恒和电荷守恒可以写出离子方程式；
（2）A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，应当是氢氧化铁固体，所以原溶液中应当有Fe³⁺；
（3）①加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有硫酸根离子，其中硫显+6价，而原来SCN^-中硫显-2价，所以被氧化的元素为硫元素；
②SCN^-与Cl₂反应的化学方程式可以计算出电子转移的物质的量；
Ⅱ．（1）NaCN为离子化合物，由Na⁺和CN^-构成，氰化钠溶液的CN^-被双氧水氧化为HCO₃^-，同时放出NH₃，据此书写反应的离子方程式；
（2）分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加过氧化氢，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用用离子色谱仪测定废水中的CN^一浓度来做对比实验．

解答 解：Ⅰ．（1）B装置是用来吸收氯气尾气的，根据元素守恒和电荷守恒可以写出离子方程式为：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，应当是氢氧化铁固体，所以原溶液中应当有Fe³⁺，故答案为：Fe³⁺；
（3）①加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有硫酸根离子，其中硫显+6价，而原来SCN^-中硫显-2价，所以被氧化的元素为硫元素，故答案为：硫元素；
②SCN^-与Cl₂反应生成硫酸根和硝酸根还有二氧化碳，所以它们反应的化学方程式为：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺，此反应中电子转移数目为16，即由方程式可知每生成1mol二氧化碳要转移16mol电子，故答案为：16；
Ⅱ．（1）NaCN为离子化合物，由Na⁺和CN^-构成，所以电子式为：Na⁺，氰化钠溶液的CN^-被双氧水氧化为HCO₃^-，同时放出NH₃，反应的离子方程式为：CN^-+H₂O₂+H₂O═NH₃↑+HCO₃^-；，故答案为：Na⁺；CN^-+H₂O₂+H₂O═NH₃↑+HCO₃^-；
（2）分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加过氧化氢，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用用离子色谱仪测定废水中的CN^一浓度，如果在相同时间内，若甲试管中的CN^-浓度小于乙试管中的CN^-浓度，则Cu²⁺对双氧水破氰反应起催化作用，反之则不起催化作用，
故答案为：

实验方案（不要求写出具体操作过程）	预期实验现象和结论
分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度	相同时间内，若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN-浓度相同，则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用

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点评 本题是实验方案的综合题，综合性较强，其中涉及到了离子的检验、氧化还原的离子方程式的书写、实验步骤的设计、化学计算等知识点，解题的关键是要掌握元素化合物的基础知识及实验基本操作要求．