Question

6．某校化學實驗興趣小組在“探究鹵素單質的氧化性”的系列實驗中發現：在足量的稀氯化亞鐵溶液中，加入1～2滴溴水，振蕩后溶液呈黃色．
（1）提出問題：Fe³⁺、Br₂哪個氧化性更強？
（2）猜想：①甲同學認為氧化性：Fe³⁺＞Br₂，故上述實驗現象不是發生氧化還原反應所致，則溶液呈黃色是含Br₂（填化學式，下同）所致．
②乙同學認為氧化性：Br₂＞Fe³⁺，故上述現象是發生氧化還原反應所致，則溶液呈黃色是含Fe³⁺所致．
（3）設計實驗并驗證丙同學為驗證乙同學的觀點，選用下列某些試劑設計出兩種方案進行實驗，并通過觀察實驗現象，證明了乙同學的觀點是正確的．
供選用的試劑：a、酚酞試液  b、CCl₄   c、無水酒精   d、KSCN溶液．
請你在表中寫出丙同學選用的試劑及實驗中觀察到得現象．

	選用試劑（填序號）	實驗現象
方案1
方案2

（4）結論
氧化性：Br₂＞Fe³⁺．故在足量的稀氯化亞鐵溶液中，加入1～2滴溴水，溶液呈黃色所發生的離子反應方程式為2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-．
（5）實驗后的思考
①根據上述實驗推測，若在溴化亞鐵溶液中通入氯氣，首先被氧化的離子是Fe²⁺．
②在100mLFeBr₂溶液中通入2.24LCl₂（標準狀況），溶液中有$\frac{1}{2}$的Br^-被氧化成單質Br₂，則原FeBr₂溶液的物質的量濃度為1mol/L．

Answer 1

分析 （2）Fe²⁺的顏色：淺綠色，Fe³⁺的顏色：棕黃色，溴水的顏色：橙黃色．根據題意在足量的氯化亞鐵溶液中加入l-2滴溴水，如果不發生氧化還原反應，溶液呈黃色是由溴水引起的，如果發生反應：2 Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-，生成Fe³⁺，溶液呈黃色是由Fe³⁺引起的．即可得出甲同學、乙同學的結論；
（3）乙同學的觀點認為氧化性：Fe³⁺＜Br₂，則會發生反應：2 Fe²⁺+Br₂═2 Fe³⁺+2Br^-，要設計方案進行實驗證明乙同學的觀點確實正確，考慮兩種思路．第一，溶液中不存在Br₂，然后選擇合適試劑檢驗不存在Br₂．第二，溶液中存在Fe³⁺，選擇合適試劑檢驗存在Fe³⁺，即可確定乙同學觀點正確；
（4）由氧化性Br₂＞Fe³⁺，則氯化亞鐵溶液中加入1～2滴溴水發生氧化還原反應生成Fe³⁺；
（5）①還原性強的離子先被氧化；
②根據電子守恒進行計算．

解答 解：（2）Fe²⁺的顏色：淺綠色，Fe³⁺的顏色：棕黃色，溴水的顏色：橙黃色．根據題意在足量的氯化亞鐵溶液中加入l-2滴溴水，若Fe³⁺氧化性強于Br₂，則不發生氧化還原反應，溶液呈黃色是由加入溴水引起的；如果Br₂氧化性強于Fe³⁺，則發生反應：2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-，生成了Fe³⁺，則溶液呈黃色是由Fe³⁺引起的．因此①中甲同學認為氧化性：Fe³⁺＞Br₂，不發生反應，溶液呈黃色是由溴水引起的；②中乙同學認為氧化性：Fe³⁺＜Br₂，發生反應生成Fe³⁺，溶液呈黃色是由Fe³⁺引起的，故答案為：Br₂；Fe³⁺；
（3）乙同學的觀點認為氧化性：Fe³⁺＜Br₂，則會發生反應：2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-，由于溴水少量，要全部參與反應，生成物中生成了Fe³⁺．要證明乙同學的觀點確實正確，設計兩種方案進行實驗．方案一：證明溶液中不存在Br₂，根據題意，選擇試劑四氯化碳來進行萃取實驗，由于四氯化碳呈無色、密度大于水、與水不互溶、易溶解Br₂，觀察到現象為：出現分層現象，下層為四氯化碳，且呈無色．則證明方案一正確；方案二：證明溶液中存在Fe³⁺．根據題意，選擇試劑硫氰化鉀溶液，觀察到現象為溶液呈血紅色，則證明方案二正確，
方案一、方案二都正確，即可證明乙同學的觀點確實正確，
故答案為：

	選用試劑（填序號）	實驗現象
方案1	b	下層（CCl4層）無色
方案2	d	溶液變為血紅色

（4）根據結論：氧化性：Fe³⁺＜Br₂，在足量的稀氯化亞鐵溶液中，加入1～2滴溴水時，Br₂可以把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，Br₂本身被還原成Br^-．確定出反應物和生成物后Fe²⁺+Br₂-Fe³⁺+Br^-，再根據化合價升降法配平，+2價Fe上升到+3價Fe，化合價上升1價，Br₂中0價降低到-1價，一共降低2價，所以Fe²⁺前計量數為2，Br₂前計量數為1，根據原子守恒，Fe³⁺前計量數為2，Br^-前計量數為2，故離子方程式為2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-，
故答案為：2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-；
（5）①FeBr₂在溶液中電離出Fe²⁺、Br^-，Cl₂通入FeBr₂溶液中，既能氧化Fe²⁺，又能氧化Br^-，發生的反應為2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-、2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-．根據反應2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-，還原劑是Fe²⁺，還原產物是Br^-，還原劑的還原性強于還原產物的還原性，即得還原性：Fe²⁺＞Br^-，因此Cl₂先氧化Fe²⁺，后氧化Br^-，
故答案為：Fe²⁺；
②2.24LCl₂（標準狀況）的物質的量是0.1mol，得到0.2mol．設溴化亞鐵的物質的量是xmol，氯氣首先氧化亞鐵離子，然后氧化溴離子，則根據電子得失守恒可知0.2=x×1+2x×$\frac{1}{2}$×1，解得：x=0.1，因此溴化亞鐵的濃度是0.1mol÷0.1L=1mol/L，
故答案為：1mol/L．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，明確實驗目的為解答關鍵，學生應注意物質的性質及氧化還原反應中電子守恒來分析，試題培養了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．