Question

16．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誰的氧化性更強？
（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化學反應所致，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⁺，故上述實驗現象是發生化學反應所致，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確實是正確的．
供選用的試劑：a．酚酞試液  b．四氯化碳  c．無水酒精   d．硫氰化鉀溶液
請你在下列表格中寫出丙同學選用的試劑及實驗中觀察到的現象．（試劑填序號）

	選用試劑	實驗現象
方案1
方案2

（4）應用與拓展：
①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^-．
②在100mLFeBr₂溶液中通入2.24LCl₂（標準狀況），溶液中有$\frac{1}{3}$的Br^-被氧化成單質Br₂，則原FeBr₂溶液中FeBr₂的物質的量濃度為1.2mol/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：2Fe²⁺+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：2Fe²⁺+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）①根據氧化還原反應原理確定反應物及其生成物，利用化合價升降法進行配平即可；
②氯氣的物質的量是$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，因還原性Fe²⁺＞Br^-，溶液中有$\frac{1}{3}$的Br^-被氧化成單質Br₂，先后發生2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，結合電子得失守恒計算．

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）①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^-；
②設FeBr₂的物質的量濃度為c，
由電子守恒可知，$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×2=c×0.1L×（3-2）+c×0.1L×2×$\frac{1}{3}$×（1-0），
解得c=1.2mol/L，
故答案為：1.2mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應基礎知識，聯系元素及其化合物，設計探究實驗，判斷氧化性、還原性的強弱．需具備一定的實驗能力和綜合思維能力，尤其是氧化性、還原性強弱的判斷及根據量的不同書寫離子方程式，非常容易出錯，需要注意多練習．