Question

13．分某学习小组在研究水处理问题时，将一定量NaClO溶液与FeSO₄溶液相混合，得到含有大量悬浮物的混合液．请完成对反应物剩余情况的探究．
（1）提出合理假设：
假设1：FeSO₄有剩余；
假设2：NaClO有剩余；
假设3：NaClO和FeSO₄都无剩余
（2）样品初步处理：取少量混合液于试管中，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属阳离子是Na⁺，Fe³⁺

实验步骤		预期现象和结论
步骤1	将上述澄清溶液分置于A、B试管中．
步骤2
步骤3

（3）设计后续实验方案验证假设．请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论．限选实验试剂：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）依据假设1和假设2，得到假设3应为二者全部反应，溶液中无NaClO和FeSO₄剩余；
（2）取少量混合液于试管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液，次氯酸根离子具有氧化性，氧化亚铁离子为铁离子，溶液中阳离子一定存在钠离子和铁离子；
（3）根据离子的检验方法，Fe²⁺、ClO^- 的检验都有几种方法，根据给定的试剂和存在的离子情况，要排除干扰选择实验检验方案，该题就是存在Fe³⁺离子情况下，检验Fe²⁺、ClO^-，检验Fe²⁺常用的方法，①NaOH溶液，②KSCN和氯水 ③酸性KMnO₄溶液；HClO有三个主要性质：弱酸性、不稳定性，强氧化性，检验ClO^-检验常用的方法有：①检验其酸性条件下的漂白性②强氧化性；由于Fe³⁺有氧化性的干扰，不能选择淀粉-KI溶液（2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，ClO^-+2H⁺+2I^-=Cl^-+H₂O+I₂ ），应该选择紫色石蕊溶液检验其漂白性；

解答 解：（1）对反应物剩余情况的探究，就是要对反应后的溶液中存在的主要离子（Fe²⁺、ClO^- ）检验，从而完成对剩余情况的探究，假设1：FeSO₄有剩余；假设2：NaClO有剩余；假设3溶液中无NaClO和FeSO₄剩余；
故答案为：NaClO和FeSO₄都无剩余；
（2）取少量混合液于试管中，滴加足量稀硫酸得到澄清溶液，次氯酸根离子具有氧化性，氧化亚铁离子为铁离子，溶液中阳离子一定存在钠离子和铁离子，酸性溶液中发生反应：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，溶液中一定存在的金属阳离子为Fe³⁺，Na⁺；
故答案为：Fe³⁺，Na⁺；
（3）验证假设实验探究是存在Fe³⁺离子情况下，检验Fe²⁺、ClO^-；
检验Fe²⁺常用的方法，①NaOH溶液，②KSCN和氯水 ③酸性KMnO₄溶液，试剂中只能用③酸性KMnO₄溶液检验亚铁离子的存在；
HClO有三个主要性质：弱酸性、不稳定性，强氧化性，检验ClO^-检验常用的方法有：①检验其酸性条件下的漂白性②强氧化性；由于Fe³⁺有氧化性的干扰，不能选择淀粉-KI溶液．（2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，ClO^-+2H⁺+2I^-=Cl^-+H₂O+I₂ ），选择紫色石蕊溶液检验其漂白性；
实验设计步骤和现象为：
步骤2、向A试管中滴加1-2滴0.01mol/L的高锰酸钾溶液，
现象和结论：（1）若溶液紫红色褪去，则假设1正确，
（2）若溶液呈紫红色，则假设2或假设3正确
步骤3、向B试管中滴加1-2滴石蕊试液，
现象和结论：（1）若溶液先变红色后褪色，则假设2正确，
（2）若石蕊试液变红色后不褪色，结合步骤2中的（2）则假设3正确；
故答案为：

实验步骤		预期现象和结论
步骤1	将上述澄清溶液分置于A、B试管中．
步骤2	向A试管中滴加1-2滴0.01mol/L的高锰酸钾溶液	（1）若溶液紫红色褪去，则假设1正确，   （2）若溶液呈紫红色，则假设2或假设3正确
步骤3	向B试管中滴加1-2滴石蕊试液	（1）若溶液先变红色后褪色，则假设2正确，     （2）若石蕊试液变红色后不褪色，结合步骤2中的（2）则假设3正确；

点评 本题考查了物质组成的实验探究，化学实验探究题是对学生综合能力的考查，要解答好化学实验探究题，学生必需要有扎实的基础和一定实验技能，同时要熟悉解题的思路，才能得心应手，题目难度中等．