Question

某化学小组在学习元素周期律知识后，对教材中Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋的实验进一步思考，并提出问题：Cl2能将Fe2＋氧化成Fe3＋，那么Br2和I2能否将Fe2＋氧化成Fe3＋？

环节一：理论推测。

部分同学认为Br2和I2都能将Fe2＋氧化成Fe3＋，依据是____________________

_________________________________________________________________。

部分同学认为Br2和I2都不能将Fe2＋氧化成Fe3＋。还有同学认为Br2能将

Fe2＋氧化成Fe3＋，而I2不能，依据是同一主族从上到下卤素单质的氧化性逐渐减弱。

环节二：设计实验进行验证。

向大试管中加入适量铁粉，加入10 mL稀盐酸，振荡试管，充分反应后，铁粉有剩余，取上层清液进行下列实验。

实验1：

试管	操作	现象
①	先向试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向试管中滴加少量红棕色的溴水，振荡试管	溶液为 黄色
②	先向试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向试管中滴加少量棕黄色的碘水，振荡试管	溶液为 黄色

 

环节三：实验现象的分析与解释。

（1）甲同学认为试管①中的现象说明溴水能将Fe2＋氧化，反应的离子方程式为_________________________________________________________________。

乙同学认为应该补做实验，才能得出甲同学的结论。请你帮助乙同学完成实验：

实验2：

操作	现象

 

（2）该小组同学对试管②中所得的溶液呈黄色的原因展开讨论，并提出了两种假设：

假设1：碘水与FeCl2溶液不反应，黄色是碘水稀释后的颜色。

假设2.________________。

实验3：进行实验以判断假设是否成立。

操作	现象
向试管②所得的溶液中继续加入0.5 mL CCl4，充分振荡，静置一段时间。取出上层溶液，滴加KSCN溶液	静置后，上层溶液几乎无色，下层溶液为紫色；取上层溶液滴加KSCN溶液后，溶液呈浅红色

 

丙同学认为实验3的现象可以说明假设2成立，丁同学认为不严谨，于是设计了实验4继续探究。

实验4：

操作	现象
向另一支试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，滴加0.5 mL碘水后，再加入0.5 mL乙酸乙酯，充分振荡，静置一段时间。取出下层溶液，滴加KSCN溶液	静置后，上层溶液为紫色，下层溶液几乎无色；取下层溶液，向其中滴加KSCN溶液后，溶液没有呈浅红色

 

你认为实验4中加入乙酸乙酯的主要目的是___________________________。

丁同学根据实验4的现象得出结论：在本次实验条件下，碘水与FeCl2溶液反应的程度很小。

（3）Cl2、Br2、I2氧化Fe2＋的能力逐渐减弱，从原子结构角度解释原因：______________________________________________________________________。

 

Answer 1

环节一：均为ⅦA族元素，其单质的氧化性均较强环节三：（1）2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－

操作	现象
取少量试管①中的黄色溶液于试管③中，滴加少量KSCN溶液，振荡	溶液变为红色

 

（2）碘水与FeCl2溶液发生反应，FeCl3溶液呈黄色　亚铁离子与空气接触会被氧化，加入的乙酸乙酯既可作萃取剂又能起到液封的作用，防止空气对实验产生干扰

（3）同一主族元素从上到下，原子核外的电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，氧化性逐渐减弱

【解析】由题给信息和实验目的可知部分同学认为Br2和I2都能将Fe2＋氧化成Fe3＋的依据是这些单质均为ⅦA族元素的单质，氧化性均较强。

（1）实验1的试管①中发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－。由于甲同学的结论仅仅是根据溶液颜色的变化得出的，所以结论不一定可靠，必须通过实验进行验证，可探究该过程中是否有三价铁离子生成，所以实验的设计应是三价铁离子的检验，故对应的方案为取少量试管①中的黄色溶液于试管③中，滴加少量KSCN溶液，振荡，若溶液变为红色则表明有三价铁离子生成。

（2）可根据物质的颜色分析试管②中所得溶液呈黄色的可能原因，一是碘水的颜色，二是三价铁离子的颜色。实验方案的设计需从这两个方面进行考虑，同时需要考虑亚铁离子在空气中容易被氧化成三价铁离子，所以实验的设计必须排除空气的影响，即实验4中加入乙酸乙酯的主要目的一是乙酸乙酯可作萃取剂，二是防止空气中的氧气将亚铁离子氧化成三价铁离子。