Question

某化學小組在學習元素周期律后，對教材中Fe²⁺氧化為Fe³⁺的實驗進一步思考，并提出問題：Cl₂能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，那么Br₂和I₂能否將Fe²⁺氧化為Fe³⁺？
環節一：理論推測
部分同學認為Br₂和I₂都可能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，他們思考的依據是

 

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部分同學認為Br₂和I₂都不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，還有同學認為Br₂能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺而I₂不能．他們思考的依據是從上到下鹵素單質氧化性減弱．
環節二：設計實驗進行驗證
在大試管中加適量鐵粉，加入10mL 稀鹽酸，振蕩試管，充分反應后，鐵粉有剩余，取上層清液進行下列實驗．
實驗1：

試管	操作	現象
①	先向試管中加入2mL FeCl2溶液，再滴加少量紅棕色的溴水，振蕩試管	溶液為黃色
②	先向試管中加入2mL FeCl2溶液，再滴加少量棕黃色的碘水，振蕩試管	溶液為黃色

環節三：實驗現象的分析與解釋
（1）同學甲認為①中現象說明溴水能將Fe²⁺氧化，離子方程式為

 

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同學乙認為應該補充實驗，才能得出同學甲的結論．請你幫助同學乙完成實驗：
實驗2：

操作	應該觀察到的現象

（2）該小組同學對②中溶液呈黃色的原因展開了討論：
可能1：碘水與FeCl₂溶液不反應，黃色是碘水稀釋后的顏色．
可能2：

 

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實驗3：進行實驗以確定可能的原因．

操作	現象
向試管②所得溶液中繼續加入0.5mLCCl4，充分振蕩，靜置一段時間后．取出上層溶液，滴加KSCN 溶液	靜置后，上層溶液幾乎無色，下層溶液為紫色；上層溶液滴加KSCN 溶液后，出現淺紅色

同學丙認為該實驗現象可以說明是“可能2”成立，同學丁認為不嚴謹，于是設計了實驗4：
實驗4：

操作	現象
向另一支試管中加入2mL FeCl2溶液，滴加0.5mL碘水后，再加入0.5mL 乙酸乙酯，充分振蕩，靜置一段時間后．取出下層溶液，滴加KSCN 溶液	靜置后，上層液為紫色，下層液幾乎無色；下層溶液滴加KSCN溶液后，沒有出現淺紅色

你認為實驗4設計的主要目的是

 

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同學丁根據實驗4現象得出結論：在本次實驗條件下，碘水與FeCl₂溶液反應的程度很小．
（3）Cl₂、Br₂、I₂氧化Fe²⁺ 的能力逐漸減弱，用原子結構解釋原因：

 

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Answer 1

分析：環節一：Cl₂、Br₂、I₂均為第七主族單質，化學性質相似，都有較強的氧化性；
環節三：
（1）溴水能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺離子方程式為：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；要證明溴水能不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，只要檢驗有沒有Fe³⁺即可；
（2）I₂的稀溶液和FeCl₃溶液均為黃色，故不能確定I₂能不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；亞鐵離子與空氣直接接觸會被氧化生成Fe³⁺，加入乙酸乙酯既可作為萃取劑又能起到液封的作用，減少空氣對實驗的影響；
（3）根據元素周期表中同主族元素性質的遞變規律來分析．

解答：解：環節一：Cl₂、Br₂、I₂均為第七主族單質，化學性質相似，都有較強的氧化性，故答案為：均為第ⅤⅡA單質，氧化性均較強；
環節三：
（1）溴水能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺離子方程式為：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；要證明溴水能不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，只要檢驗有沒有Fe³⁺即可，因此實驗操作為：取少量①的黃色溶液于試管中，滴加少量KSCN溶液，振蕩；現象為：溶液變為紅色，
故答案為：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；取少量①的黃色溶液于試管中，滴加少量KSCN溶液，振蕩；溶液變為紅色；
（2）I₂的稀溶液和FeCl₃溶液均為黃色，故不能確定I₂能不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；要檢驗亞鐵離子中有沒有Fe³⁺，應當讓亞鐵離子與空氣隔絕，因為與空氣直接接觸會被氧化生成Fe³⁺，故加入乙酸乙酯既可作為萃取劑又能起到液封的作用，減少空氣對實驗的影響，
故答案為：碘水與FeCl₂溶液發生反應，但FeCl₃溶液也是黃色的，所以沒有明顯現象；亞鐵離子與空氣接觸會被氧化，加入乙酸乙酯既可作為萃取劑又能起到液封的作用，減少空氣對實驗的影響；
（3）同一主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，原子核對外層電子的吸引力減弱，得電子能力逐漸減弱，氧化性減弱，故Cl₂、Br₂、I₂氧化Fe²⁺ 的能力逐漸減弱，
故答案為：同一主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，氧化性減弱．

點評：本題以Fe²⁺與鹵素單質間的反應為依托，考查了元素周期律，離子的檢驗，萃取等知識點．