Question

4．Ⅰ、亞氯酸鈉（NaClO₂）可用以下流程制備．

（1）A的化學式是H₂SO₄，甲中發(fā)生反應的化學方程式為Na₂SO₃+2NaClO₃+H₂SO₄=2 ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（2）乙中反應的離子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（3）裝置丙產生氣體b的電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑．．
Ⅱ某溶液僅含下列離子中的幾種，且所含各種離子的物質的量濃度均為0.1mol/L（忽略水的電離及離子的水解）．
K⁺   Ag⁺   Mg²⁺   Al³⁺   NH₄⁺    Cl^-   CO₃^2-   NO₃^-    SO₄^2-     I^-  
用如下各步實驗分析該溶液組成：
①取5mL溶液，滴少量稀氨水，發(fā)現溶液中有沉淀生成，且離子種類增加．
②用鉑絲蘸取溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察，火焰不顯紫色．
③另取溶液加入過量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色．
④向步驟③實驗所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成．
請回答下列問題：
（4）由步驟②判斷，溶液中一定不含有的陽離子是K⁺；步驟③中生成無色氣體的化學式是NO．
（5）最終確定溶液中所含陰離子有Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-．
（6）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反應后過濾，洗滌，灼燒沉淀至恒重，得到的固體化學式為MgO．

Answer 1

分析 I．由流程圖可知，丙是離子隔膜電解池，電解硫酸鈉溶液本質是電解水，氣體a與溶液A在同一電極得到，NaOH與氣體b在另外電極得到，故A為硫酸，a為氧氣，b為氫氣，甲中NaClO₃、Na₂SO₃、硫酸反應生成C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應離子方程式為：2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，C1O₂與過氧化氫在堿性條件下反應生成NaClO₂和氧氣；
Ⅱ．①取5mL溶液，滴加少量氨水，有沉淀生成，Ag⁺、Mg²⁺、Al³⁺ 離子至少含有一種，則CO₃^2-一定不存在，該反應有NH₄⁺生成，由于離子種類增加，說明增加的是NH₄⁺，所以原溶液中一定不含NH₄⁺；
②用鉑絲蘸取溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鉆玻璃觀察，無紫色火焰，說明溶液中不含K⁺；
③另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明有還原性離子I^-與NO₃^-、H⁺反應生成NO，即溶液中有I^-、NO₃^-，則判斷一定不含有Ag⁺；
④向③中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-；
由上述分析可知，一定含有的陰離子I^-、NO₃^-，SO₄^2-，且各為0.1mol/L，依據電荷守恒可知，推斷出的陽離子含有Mg²⁺、Al³⁺，其濃度為0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中還有一種-1價的陰離子為Cl^-．

解答 解：I．由流程圖可知，丙是離子隔膜電解池，電解硫酸鈉溶液本質是電解水，氣體a與溶液A在同一電極得到，NaOH與氣體b在另外電極得到，故A為硫酸，a為氧氣，b為氫氣，甲中NaClO₃、Na₂SO₃、硫酸反應生成C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應離子方程式為：2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，C1O₂與過氧化氫在堿性條件下反應生成NaClO₂和氧氣．
（1）由以上分析可知，A為H₂SO₄，甲中反應的化學方程式為：Na₂SO₃+2NaClO₃+H₂SO₄=2 ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：H₂SO₄； Na₂SO₃+2NaClO₃+H₂SO₄=2 ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（2）根據流程信息可知，生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原，則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應的離子方程式為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）b為氫氣，在電解池的陰極生成，電極方程式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
Ⅱ．①取5mL溶液，滴加少量氨水，有沉淀生成，Ag⁺、Mg²⁺、Al³⁺ 離子至少含有一種，則CO₃^2-一定不存在，該反應有NH₄⁺生成，由于離子種類增加，說明增加的是NH₄⁺，所以原溶液中一定不含NH₄⁺；
②用鉑絲蘸取溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鉆玻璃觀察，無紫色火焰，說明溶液中不含K⁺；
③另取溶液加入少量鹽酸，有無色氣體生成，該無色氣體遇空氣變成紅棕色，說明有還原性離子I^-與NO₃^-、H⁺反應生成NO，即溶液中有I^-、NO₃^-，則判斷一定不含有Ag⁺；
④向③中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-．
（4）步驟②用鉑絲蘸取溶液，在火焰上灼燒，透過藍色鉆玻璃觀察，無紫色火焰，說明沒有K⁺；③中加入少量鹽酸生成無色氣體，是I^-與NO₃^-和H⁺反應生成NO，其離子方程式為：6I^-+2NO₃^-+8H⁺═3I₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：K⁺；NO；
（5）由上述分析可知一定含有的陰離子I^-、NO₃^-，SO₄^2-，且各為0.1mol/L，依據電荷守恒可知，推斷出的陽離子含有Mg²⁺、Al³⁺，其濃度為0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中還有一種-1價的陰離子為Cl^-，所以甲同學最終確定原溶液中所含陽離子是：Mg²⁺、Al³⁺，陰離子是：Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-，
故答案為：Cl^-、I^-、NO₃^-、SO₄^2-；
（6）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，Mg²⁺、Al³⁺ 反應生成Mg（OH）₂，NaAlO₂，涉及的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，充分反應后過濾，洗滌，灼燒沉淀至恒重，沉淀為氫氧化鎂，最終得到的固體為MgO，
故答案為：MgO．

點評 本題屬于拼合型題目，涉及物質制備實驗方案、離子共存與推斷等，是對學生綜合能力的考查，題目難度中等．