Question

7．已知鐵離子，氯氣、溴均為常見的氧化劑，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗探究其強(qiáng)弱：

（1）①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．②整套實驗裝置存在一處明顯的不足，請指出缺少尾氣處理裝置．
（2）用改正后的裝置進(jìn)行實驗，實驗過程如下：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸；然后 關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈． （填具體實驗操作）	D裝置中：溶液變紅 E裝置中：水層溶液變黃，振蕩后，下層CCl4層無明顯變化．一段時間后CCl4層由無色變?yōu)槌壬ㄌ顚嶒灛F(xiàn)象）	Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由強(qiáng)到弱的順序為： Cl2＞Br2＞Fe3+

（3）因忙于觀察和記錄，沒有及時停止反應(yīng)，D、E中均發(fā)生了新的變化．
D裝置中：紅色慢慢褪去．
E裝置中：CCl₄層顏色逐漸加深，直至變成紅色．
為探究上述實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，小組同學(xué)查得資料如下：

ⅰ．Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3 是一個可逆反應(yīng)． ⅱ．（SCN）2性質(zhì)與鹵素單質(zhì)類似．氧化性：Cl2＞（SCN）2．

①請用平衡移動原理（結(jié)合上述資料）解釋Cl₂過量時D中溶液紅色褪去的原因過量氯氣和SCN^-反應(yīng)2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反應(yīng)方向移動而褪色．
現(xiàn)設(shè)計簡單實驗證明上述解釋：取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液溶液，若溶液顏色變紅色．則上述解釋是合理的．
小組同學(xué)另查得資料如下：

ⅲ．Cl2和Br2反應(yīng)生成BrCl，BrCl呈紅色（略帶黃色），沸點約5℃，它與水能發(fā)生水解反應(yīng)，且該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)． ⅳ．AgClO、AgBrO均可溶于水．

②欲探究E中顏色變化的原因，設(shè)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(zhì)，取少量，加入AgNO₃溶液，結(jié)果觀察到僅有白色沉淀產(chǎn)生．請結(jié)合上述資料用兩步離子方程式解釋僅產(chǎn)生白色沉淀原因BrCl+H₂O=HBrO+H⁺+Cl^-、Ag⁺+Cl^-=AgCl↓．

Answer 1

分析 （1）①A中濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；②氯氣有毒不能直接排空，要用堿液吸收尾氣；
（2）打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸，然后關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈加熱；亞鐵離子的還原性比溴離子強(qiáng)，氯氣首先氧化亞鐵離子，再氧化溴離子；
（3）①過量氯氣和SCN^-反應(yīng)SCN^-濃度減小，根據(jù)鐵離子和硫氰根離子反應(yīng)平衡原理分析；
向溶液中加入氯化鐵或硫氰化鉀溶液根據(jù)溶液顏色變化判斷；
②氯化溴能發(fā)生水解反應(yīng)生成酸，根據(jù)AgBrO、AgCl的溶解性分析．

解答 解：（1）①濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②由于氯氣有毒，直接排放到空氣中會污染大氣，要用堿液吸收尾氣，實驗裝置缺少尾氣處理裝置，故答案為：缺少尾氣處理裝置；
（2）打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸，然后關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈加熱；亞鐵離子的還原性比溴離子強(qiáng)，氯氣首先氧化亞鐵離子，再氧化溴離子，所以D裝置中首先變紅，CCl₄層由無色變?yōu)槌壬蚀鸢笧椋宏P(guān)閉活塞a，點燃酒精燈；CCl₄層由無色變?yōu)槌壬?br />（3）①過量氯氣和SCN^-反應(yīng)2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反應(yīng)方向移動而褪色，為檢驗其褪色原因，檢驗方法為：取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則上述推測合理；或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不變紅，則上述推測合理，
故答案為：過量氯氣和SCN^-反應(yīng)2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反應(yīng)方向移動而褪色；KSCN溶液；變紅色；（或FeCl₃溶液，不變紅）；
②過量的氯氣和溴反應(yīng)生成氯化溴，氯化溴不穩(wěn)定，易和水反應(yīng)生成鹽酸和次溴酸，BrCl+H₂O=HBrO+H⁺+Cl^-，氯離子和銀離子反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀，Ag⁺+Cl^-=AgCl↓，次溴酸和銀離子反應(yīng)生成次溴酸銀易溶于水，所以生成的白色沉淀為氯化銀，
故答案為：BrCl+H₂O=HBrO+H⁺+Cl^-、Ag⁺+Cl^-=AgCl↓．

點評 本題考查了性質(zhì)實驗方案設(shè)計，明確反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，結(jié)合資料分析解答，會根據(jù)離子反應(yīng)方程式判斷氧化性強(qiáng)弱，會根據(jù)實驗現(xiàn)象確定發(fā)生的反應(yīng)，難度中等．