Question

20．甲學生對Cl₂與FeCl₂和KSCN混合溶液的反應進行實驗探究．

操  作	現  象
	I．A中溶液變紅 II．稍后，溶液由紅色變為黃色

（1）B中反應的離子方程式是Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O．
（2）A中溶液變紅的原因是Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺與SCN^-反應生成紅色的硫氰化鉀，所以溶液變紅．
（3）為了探究現象II的原因，甲同學進行如下實驗．
①取A中黃色溶液于試管中，加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，則溶液中一定存在Fe³⁺．
②取A中黃色溶液于試管中，加入過量的KSCN溶液，最終得到紅色溶液，甲同學的實驗證明產生現象II的原因是SCN^-與Cl₂發生了反應．
（4）甲同學猜想SCN^-可能被Cl₂氧化了，他又進行了如下研究．
資料顯示：SCN^-的電子式為．
①同學認為SCN^-中碳元素沒有被氧化，理由是SCN^-中的碳元素是最高價態+4價．
②A中黃色溶液于試管中，加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，由此證明SCN^-中被氧化的元素是硫元素．
③通過實驗證明了SCN^-中氮元素轉化為NO₃^-，他的實驗方案是取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-
④SCN^-與Cl₂反應生成1mol CO₂，則轉移電子的物質的量是16mol．

Answer 1

分析 （1）B裝置是用來吸收氯氣尾氣的，根據元素守恒和電荷守恒可以寫出離子方程式；
（2）Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺與SCN^-反應生成紅色的硫氰化鐵溶液，呈紅色，據此答題；
（3）①A中黃色溶液于試管中，加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，應當是氫氧化鐵固體，所以原溶液中應當有Fe³⁺，據此答題；
（4）①根據SCN^-的電子式為可知，SCN^-中碳顯+4價，硫顯-2價，氮顯-3價，碳已經是最高正價了，不能再被氧化了，據此答題；
②加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，說明白色沉淀為硫酸鋇，即溶液中有硫酸根離子，其中硫顯+6價，而原來SCN^-中硫顯-2價，所以被氧化的元素為硫元素，據此答題；
③利用硝酸根離子在酸性條件下有強氧化性，遇到銅被還原，生成一氧化氮，在空氣中被　氧化成紅棕色的二氧化氮氣體，可以檢驗硝酸根離子的存在，據此答題；
④SCN^-與Cl₂反應的化學方程式可以計算出電子轉移的物質的量．

解答 解：（1）B裝置是用來吸收氯氣尾氣的，根據元素守恒和電荷守恒可以寫出離子方程式為：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）氯氣具有強氧化性，則Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺與SCN^-反應生成紅色的硫氰化鐵溶液，呈紅色，
故答案為：Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺與SCN^-反應生成紅色的硫氰化鉀，所以溶液變紅；
（3）①A中黃色溶液于試管中，加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，應當是氫氧化鐵固體，所以原溶液中應當有Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺；
（4）①根據SCN^-的電子式為可知，SCN^-中碳顯+4價，硫顯-2價，氮顯-3價，碳已經是最高正價了，不能再被氧化了，
故答案為：SCN^-中的碳元素是最高價態+4價；
②加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產生白色沉淀，說明白色沉淀為硫酸鋇，即溶液中有硫酸根離子，其中硫顯+6價，而原來SCN^-中硫顯-2價，所以被氧化的元素為硫元素，
故答案為：硫元素；
③利用硝酸根離子在酸性條件下有強氧化性，遇到銅被還原，生成一氧化氮，在空氣中被　氧化成紅棕色的二氧化氮氣體，可以檢驗硝酸根離子的存在，據此可知實驗方案為：取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-，
故答案為：取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-；
④SCN^-與Cl₂反應生成硫酸根和硝酸根還有二氧化碳，所以它們反應的化學方程式為：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+Cl^-+18H⁺，該反應中電子轉移數目為16，則由方程式可知，每生成1mol二氧化碳要轉移16mol電子，
故答案為：16．

點評 本題是實驗方案的設計與評價，題目難度中等，試題綜合性較強，涉及到了離子的檢驗、氧化還原的離子方程式的書寫、實驗步驟的設計、化學計算等知識點，熟練掌握元素化合物的基礎知識及實驗基本操作要求為解答關鍵．