Question

【題目】某化學興趣小組為探究Cl2、Br2、Fe3＋的氧化性強弱，設計了如下實驗：

（1）①裝置A中發生反應的離子方程式是____。

②整套實驗裝置存在一處明顯的不足，請指出____。

B裝置的作用：_____。

（2）用改正后的裝置進行實驗，實驗過程如下：

①請填寫Cl2、Br2、Fe3＋氧化性由強到弱的順序：_____。

②E裝置中溶液變黃的原因（請用離子方程式解釋）_____。

（3）因忙于觀察和記錄，沒有及時停止反應，D、E中均發生了新的變化。

D裝置中：紅色慢慢褪去。

E裝置中：CCl4層先由無色變為橙色，后顏色逐漸加深，直至變成紅色。

為探究上述實驗現象的本質，小組同學查得資料如下：

①用平衡移動原理(結合上述資料)解釋Cl2過量時D中溶液紅色褪去的原因____，現設計簡單實驗證明上述解釋：取少量褪色后的溶液，滴加___溶液，若溶液顏色___，則上述解釋是合理的。

②探究E中顏色變化的原因，設計實驗如下：

用分液漏斗分離出E的下層溶液，蒸餾、收集紅色物質，取少量，加入AgNO3溶液，結果觀察到僅有白色沉淀產生。請結合上述資料用兩步方程式(離子或化學方程式不限定)解釋僅產生白色沉淀原因_____。

Answer 1

【答案】MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O 缺少尾氣處理裝置 安全瓶，防倒吸 Cl2＞Br2＞Fe3＋ 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 過量氯氣和SCN－反應2SCN－＋Cl2=2Cl－＋(SCN)2，使SCN－濃度減小，則Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3平衡逆向移動而褪色； KSCN(或FeCl3溶液) 變紅色（或不變紅） BrCl＋H2O=HBrO＋HCl、Ag＋＋Cl－=AgCl↓

【解析】

（1）①裝置A中，二氧化錳與濃鹽酸加熱反應生成氯氣，據此寫出該反應的離子方程式；

②反應中有有害氣體產生時，需在裝置中增加尾氣處理裝置；

B裝置為安全瓶，其作用防倒吸；

（2）①D裝置中溶液變紅，說明Fe2+被氧化成Fe3+，氧化性Cl2> Fe3+，裝置E中水層溶液變黃，振蕩后有機相無明顯變紅，說明還原性Fe2+>Br-，氧化性Br2>Fe3+，據此進行分析；

②有機層為無色，所以氯氣把亞鐵離子氧化為鐵離子，而溴離子沒有被氧化；

（3）①題中信息給出，氧化性Cl2>(SCN)2，可知過量氯氣會與SCN- 反應：2SCN－＋Cl2=2Cl－＋(SCN)2，使SCN- 濃度減小，可逆反應Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3平衡逆向移動；要驗證上述解釋，可驗證溶液中含有Fe3＋或不含有SCN-，據此進行分析；

②E中生成了紅色BrCl，BrCl水解產生Cl-和HBrO，加入硝酸銀溶液后，溶液中產生白色AgCl沉淀，而由于AgBrO溶于水，故無沉淀產生，據此進行分析。

（1）①裝置A中，二氧化錳與濃鹽酸加熱反應生成氯氣，反應的離子方程式是：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；

故答案是：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；

②反應中有有害氣體產生時，需在裝置中增加尾氣處理裝置；

故答案是：缺少尾氣處理裝置；

從圖示裝置可知，B裝置為安全瓶，其作用防倒吸；

故答案是：安全瓶，防倒吸；

（2）①D裝置中溶液變紅，說明Fe2+被氧化成Fe3+，氧化性Cl2> Fe3+，裝置E中水層溶液變黃，振蕩后有機相無明顯變紅，說明還原性Fe2+>Br-，氧化性Br2>Fe3+，則氧化性由強到弱的順序為：Cl2＞Br2＞Fe3＋；

故答案是：Cl2＞Br2＞Fe3＋；

②溴易溶于四氯化碳而導致溶液呈橙紅色；根據題給現象可知，有機層為無色，所以氯氣把亞鐵離子氧化為鐵離子，而溴離子沒有被氧化，溶液顯黃色，離子方程式為：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- ；

故答案是：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- ；

（3）①題中信息給出，氧化性Cl2>(SCN)2，可知過量氯氣會與SCN- 反應：2SCN－＋Cl2=2Cl－＋(SCN)2，使SCN- 濃度減小，可逆反應Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3平衡逆向移動，紅色慢慢退去；要驗證上述解釋，可驗證溶液中含有Fe3＋或不含有SCN-，可向溶液中補加KSCN溶液，若溶液變紅，即可證明Fe3＋存在；或向溶液中補加FeCl3，若溶液不變紅證明溶液中不含SCN-，二者皆可證明上述解釋正確；

故答案是：過量氯氣和SCN－反應2SCN－＋Cl2=2Cl－＋(SCN)2，使SCN－濃度減小，則Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3平衡逆向移動而褪色；KSCN(或FeCl3溶液) ；變紅色（或不變紅）；

②E中生成了紅色BrCl，BrCl水解產生Cl-和HBrO，加入硝酸銀溶液后，溶液中產生白色AgCl沉淀，而由于AgBrO溶于水，故無沉淀產生，離子程式為：BrCl＋H2O=HBrO＋HCl、Ag＋＋Cl－=AgCl↓；

故答案是：BrCl＋H2O=HBrO＋HCl、Ag＋＋Cl－=AgCl↓。