Question

5．某化學興趣趣小組為探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性強弱，設計了如下實驗：

（1）①A裝置中圓底燒瓶中發生反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↓+2H₂O；
②檢查氣體發生裝置 A的氣密性的操作是：關閉止水夾b，打開活塞a，向分液漏斗中注水，若水不能順利流下，則氣密性良好．
③裝置B的作用是安全瓶，防止液體倒吸
（2）整套實驗裝置存在一處明顯不足，請指出缺少尾氣處理裝置．
用改正后的裝置進行實驗．實驗過程如表：

實驗操作	實驗現象	結論
打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適置濃鹽酸，然后關閉活塞a，點燃酒精燈	D裝罝中：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、Fe2+的氧化性由強到弱的順序為Cl2＞Br2＞Fe3+

（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：CCl₄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表：

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BrCl，它呈紅色（略帶黃色）沸點約為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過量氯氣和SCN^-反應2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反應方向移動而褪色．
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BrCl+H₂O=HBrO+HCl反應產生Cl^-，沒有Br^-生成，由于AgBrO易溶于水，加入AgNO₃溶液，只能生成AgCl沉淀．

Answer 1

分析 （1）①A裝置中圓底燒瓶中二氧化錳和濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水；
②裝置A制備氯氣，裝置連接后應檢驗裝置的氣密性，可以利用分液漏斗中的液體是否流下分析判斷裝置氣密性；
③裝置B的作用是防止倒吸；
（2）氯氣有毒不能直接排空，要用堿液吸收尾氣；自發進行的同一氧化還原反應中，氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性；
（3）①過量氯氣和SCN^-反應SCN^-濃度減小，根據鐵離子和硫氰根離子反應平衡原理分析；
②氯化溴能發生水解反應生成酸，根據AgBrO、AgCl的溶解性分析．

解答 解：（1）①A裝置中圓底燒瓶中二氧化錳和濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↓+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↓+2H₂O；
②裝置A制備氯氣，裝置連接后應檢驗裝置的氣密性，方法是關閉止水夾b，打開活塞a，向分液漏斗中注水，若水不能順利流下，則氣密性良好，
故答案為：關閉止水夾b，打開活塞a；
③裝置B的作用是做安全瓶，防止倒吸，故答案為：安全瓶，防止液體倒吸；
（2）由于氯氣有毒，直接排放到空氣中會污染大氣，要用堿液吸收尾氣，實驗裝置缺少尾氣處理裝置；D裝置中：溶液變紅，說明有鐵離子生成，據此得出氯氣的氧化性大于鐵離子；E裝置中：水層溶液變黃，振蕩后CCl₄層無明顯變化，說明氯氣和溴離子不反應，根據D和E裝置知，溴的氧化性大于鐵離子，則氧化性強弱順序是 Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，故答案為：缺少尾氣處理裝置；Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺；
（3）①過量氯氣和SCN^-反應2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反應方向移動而褪色，
為檢驗其褪色原因，檢驗方法為：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，
故答案為：過量氯氣和SCN^-反應2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反應方向移動而褪色；
②過量的氯氣和溴反應生成氯化溴，氯化溴不穩定，易和水反應生成鹽酸和次溴酸，氯離子和銀離子反應生成白色沉淀氯化銀，次溴酸和銀離子反應生成次溴酸銀易溶于水，所以生成的白色沉淀為氯化銀，
故答案為：BrCl+H₂O=HBrO+HCl反應產生Cl^-，沒有Br^-生成，由于AgBrO易溶于水，加入AgNO₃溶液，只能生成AgCl沉淀．

點評 本題考查了性質實驗方案設計，明確反應原理是解本題關鍵，結合資料分析解答，會根據離子反應方程式判斷氧化性強弱，會根據實驗現象確定發生的反應，難度中等．