Question

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連接儀器：把玻璃導管插入橡膠塞的操作是：              ，然后對準橡膠塞上得空稍稍用力轉動，將其插入。
②檢查氣體發生裝置A的氣密性的操作是：               ，向分液漏斗中注水，若水不能順利流下，則氣密性良好。
（2）整套實驗裝置存在一處明顯不足，請指出           。
用改正后的裝置進行實驗。實驗過程如下：

（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：CC1₄層先由無色變為橙色，后顏色逐漸變成紅色。
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

（1）①先將玻璃管口用水潤濕 (2分）
關閉止水夾b，打開活塞a (2分)
（2）缺少尾氣處理裝置(2分）    Cl₂ > Br₂ > Fe³⁺ (2分)
（3）①過量氯氣和SCN^–反應2SCN^- + Cl₂= 2Cl^- + (SCN)₂，使SCN^-濃度減小，使Fe³⁺ +3SCN^-Fe(SCN)₃ 平衡向逆反應方向移動而褪色。(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）(2分)
②BrCl + H₂O =" HBrO" + HCl反應產生Cl^-，由于AgBrO易溶于水，加入AgNO₃溶液，只能生成AgCl沉淀。(2分）

試題分析：本題探究氧化性的強弱，用強制弱的原理進行相關的實驗。這個實驗的流程為制取氯氣→收集（安全瓶）→凈化氯氣（除HCl）→然后進行實驗。在兩組實驗中可以對比是先氧化Fe^2＋還是Br^－。從而得到相關的結論。
（2）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＞Fe^3＋。
（3）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Fe^3＋+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。