Question

對實驗過程中出現的異常現象進行探究，是實施素質教育、培養創新精神的有效途經。

【實驗1】用下圖實驗裝置進行銅與濃硫酸的反應，實驗中發現試管內除了產生白色硫酸銅固體外，在銅絲表面還有黑色固體甲生成，甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu₂S。查閱資料：CuS和Cu₂S均為黑色固體，常溫下都不溶于稀鹽酸，在空氣中煅燒，均轉化為CuO和SO₂。為了探究甲的成分，該小組同學在收集到足夠量的固體甲后，進行了如下實驗：

（1）上述實驗裝置除了有尾氣吸收裝置外，還有一個顯著的優點是                  。

（2）固體乙在空氣中煅燒時，使用的實驗儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外，還必須有              。

（3）確定乙是否煅燒完全的操作是                                             。

（4）煅燒過程中一定發生的化學反應方程式為                                   。

【實驗2】某化學興趣小組設計了如下實驗裝置（尾氣吸收裝置未畫出），探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性強弱。

（5）根據下列實驗操作和現象，填寫實驗結論。

實驗操作	實驗現象	結論
打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸；然后關閉活塞a，點燃酒精燈。	D裝置中：溶液變紅 E裝置中：水層溶液變黃， 振蕩后，CCl4層無明顯變化。	Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由強到弱的順序為：

 

（6）因忙于觀察和記錄，沒有及時停止反應，D、E中均發生了異常的變化：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：

ⅰ．(SCN)2性質與鹵素單質類似。氧化性：Cl2＞(SCN)2 。 ⅱ．Cl2和Br2反應生成的BrCl呈紅色，沸點約5℃，與水發生水解反應。 ⅲ．AgClO、AgBrO均可溶于水。

 

①請用平衡移動原理（結合化學用語）解釋Cl₂過量時D中溶液紅色褪去的原因____              ；

請設計簡單實驗證明上述解釋                                           。

②欲探究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。請結合化學用語解釋僅產生白色沉淀的原因                               。

 

Answer 1

【答案】

（本題共12分）（1）在熄滅酒精燈后，B中的液體不會倒吸（1分）

（2）泥三角、坩堝（坩堝鉗）（2分，坩堝鉗不寫不扣分）

（3）重復操作（再煅燒、冷卻、稱量），直至恒重（前后兩次稱量差不超過0.001g）。（2分）

（4）2CuS+3O₂2CuO+2SO₂ （2分）   （5）Cl₂ ＞Br₂ ＞Fe³⁺ （1分）

（6）①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（2分）；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。（其它合理答案也得分）（1分）

②BrCl + H₂O →HBrO + HCl反應只產生Cl^-，不產生Br^-（1分）

【解析】

試題分析：（1）SO₂極易溶于水，所以容易引起倒吸。由于B裝置和A裝置之間連接有橡皮管，所以該裝置的另外一個特點是在熄滅酒精燈后，B中的液體不會倒吸。

（2）固體灼燒應該在坩堝中進行，所以還需要的儀器有泥三角、坩堝（坩堝鉗）。

（3）要檢驗固體灼燒是否完全的正確操作應該是重復操作（再煅燒、冷卻、稱量），直至恒重（前后兩次稱量差不超過0.001g）。

（4）由于固體乙灼燒后固體質量減少，所以固體乙中一定含有CuS，因為Cu₂S灼燒后固體質量不變，所以灼燒時反應的化學方程式是2CuS+3O₂2CuO+2SO₂。

（5）A裝置中產生氯氣，D裝置中溶液變紅，這說明反應中有Fe^3＋生成，即氯氣將亞鐵離子轉化為鐵離子。E裝置中水層溶液變黃，振蕩后，CCl₄層無明顯變化，這說明反應中氯氣首先氧化亞鐵離子，所以根據氧化還原反應中氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性可知，氧化性強弱順序是Cl₂ ＞Br₂ ＞Fe³⁺。

（6）①因為氧化性是Cl₂＞(SCN)₂，所以過量氯氣和SCN^－反應：2SCN^-+Cl₂→2Cl^-+(SCN)₂，使SCN^-濃度減小，則可逆反應Fe³⁺+3SCN^-Fe(SCN)₃ 平衡逆向移動而褪色。要證明上述結論，可以根據平衡移動原理，即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。

②由于過量的Cl₂和Br₂反應生成的BrCl，BrCl與水發生水解反應生成鹽酸和次溴酸，反應的方程式是BrCl + H₂O →HBrO + HCl。反應只產生Cl^-，不產生Br^-，所以只能得到白色沉淀氯化銀，得不到溴化銀淺黃色沉淀。

考點：考查銅和濃硫酸反應的實驗探究、尾氣處理、儀器選擇、實驗條件控制、氧化還原反應的有關判斷和應用等