Question

13．分某學習小組在研究水處理問題時，將一定量NaClO溶液與FeSO₄溶液相混合，得到含有大量懸浮物的混合液．請完成對反應物剩余情況的探究．
（1）提出合理假設：
假設1：FeSO₄有剩余；
假設2：NaClO有剩余；
假設3：NaClO和FeSO₄都無剩余
（2）樣品初步處理：取少量混合液于試管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液．此澄清溶液中肯定含有的金屬陽離子是Na⁺，F(xiàn)e³⁺

實驗步驟		預期現(xiàn)象和結論
步驟1	將上述澄清溶液分置于A、B試管中．
步驟2
步驟3

（3）設計后續(xù)實驗方案驗證假設．請在答題卡上寫出實驗步驟以及預期現(xiàn)象和結論．限選實驗試劑：3mol．L^-1 H₂SO₄，0.01mol•L^-1 KMnO₄，20% KSCN、3% H₂O₂，淀粉-KI溶液、紫色石蕊溶液．

Answer 1

分析 （1）依據假設1和假設2，得到假設3應為二者全部反應，溶液中無NaClO和FeSO₄剩余；
（2）取少量混合液于試管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液，次氯酸根離子具有氧化性，氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液中陽離子一定存在鈉離子和鐵離子；
（3）根據離子的檢驗方法，F(xiàn)e²⁺、ClO^- 的檢驗都有幾種方法，根據給定的試劑和存在的離子情況，要排除干擾選擇實驗檢驗方案，該題就是存在Fe³⁺離子情況下，檢驗Fe²⁺、ClO^-，檢驗Fe²⁺常用的方法，①NaOH溶液，②KSCN和氯水 ③酸性KMnO₄溶液；HClO有三個主要性質：弱酸性、不穩(wěn)定性，強氧化性，檢驗ClO^-檢驗常用的方法有：①檢驗其酸性條件下的漂白性②強氧化性；由于Fe³⁺有氧化性的干擾，不能選擇淀粉-KI溶液（2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，ClO^-+2H⁺+2I^-=Cl^-+H₂O+I₂ ），應該選擇紫色石蕊溶液檢驗其漂白性；

解答 解：（1）對反應物剩余情況的探究，就是要對反應后的溶液中存在的主要離子（Fe²⁺、ClO^- ）檢驗，從而完成對剩余情況的探究，假設1：FeSO₄有剩余；假設2：NaClO有剩余；假設3溶液中無NaClO和FeSO₄剩余；
故答案為：NaClO和FeSO₄都無剩余；
（2）取少量混合液于試管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液，次氯酸根離子具有氧化性，氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液中陽離子一定存在鈉離子和鐵離子，酸性溶液中發(fā)生反應：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，溶液中一定存在的金屬陽離子為Fe³⁺，Na⁺；
故答案為：Fe³⁺，Na⁺；
（3）驗證假設實驗探究是存在Fe³⁺離子情況下，檢驗Fe²⁺、ClO^-；
檢驗Fe²⁺常用的方法，①NaOH溶液，②KSCN和氯水 ③酸性KMnO₄溶液，試劑中只能用③酸性KMnO₄溶液檢驗亞鐵離子的存在；
HClO有三個主要性質：弱酸性、不穩(wěn)定性，強氧化性，檢驗ClO^-檢驗常用的方法有：①檢驗其酸性條件下的漂白性②強氧化性；由于Fe³⁺有氧化性的干擾，不能選擇淀粉-KI溶液．（2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，ClO^-+2H⁺+2I^-=Cl^-+H₂O+I₂ ），選擇紫色石蕊溶液檢驗其漂白性；
實驗設計步驟和現(xiàn)象為：
步驟2、向A試管中滴加1-2滴0.01mol/L的高錳酸鉀溶液，
現(xiàn)象和結論：（1）若溶液紫紅色褪去，則假設1正確，
（2）若溶液呈紫紅色，則假設2或假設3正確
步驟3、向B試管中滴加1-2滴石蕊試液，
現(xiàn)象和結論：（1）若溶液先變紅色后褪色，則假設2正確，
（2）若石蕊試液變紅色后不褪色，結合步驟2中的（2）則假設3正確；
故答案為：

實驗步驟		預期現(xiàn)象和結論
步驟1	將上述澄清溶液分置于A、B試管中．
步驟2	向A試管中滴加1-2滴0.01mol/L的高錳酸鉀溶液	（1）若溶液紫紅色褪去，則假設1正確，   （2）若溶液呈紫紅色，則假設2或假設3正確
步驟3	向B試管中滴加1-2滴石蕊試液	（1）若溶液先變紅色后褪色，則假設2正確，     （2）若石蕊試液變紅色后不褪色，結合步驟2中的（2）則假設3正確；

點評 本題考查了物質組成的實驗探究，化學實驗探究題是對學生綜合能力的考查，要解答好化學實驗探究題，學生必需要有扎實的基礎和一定實驗技能，同時要熟悉解題的思路，才能得心應手，題目難度中等．