题目内容
【题目】FeBr2是一种黄绿色固体,某学习小组制备并探究它的还原性。
I.制备FeBr2固体
实验室用如图所示装置制取溴化亚铁。其中A为CO2发生装置,D和d中均盛有液溴,E为外套电炉丝的不锈钢管,e是两个耐高温的瓷皿,其中盛有细铁粉。
实验开始时,先将干燥、纯净的CO2气流通入D中,再将铁粉加热至600-700℃,E管中铁粉开始反应。不断将d中液溴滴入温度为100-120℃的D中,经过一段时间的连续反应,在不锈钢管内产生黄绿色鳞片状溴化亚铁。
(1)若在A中盛固体CaCO3,a中盛有6mol/L的盐酸。为使导入D中的CO2为干燥纯净的气体,图中C处的洗气瓶中装有浓硫酸,则B中为___,若进入E装置中的CO2未干燥,则可能发生的副反应的化学方程式为___。
(2)E管中的反应开始前通入CO2的主要作用是___;E管中的反应开始后持续通入CO2的主要作用是___。
II.探究FeBr2的还原性
(3)现实验需要90mL0.2mol/LFeBr2溶液,取上述反应制得的FeBr2固体配制该溶液,所需仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还需要的玻璃仪器是___。
(4)已知:Cl2的CCl4溶液呈黄绿色,Br2的CCl4溶液呈橙红色。Cl2既能氧化Br-,也能氧化Fe2+。取10mL上述FeBr2溶液,向其中滴加几滴新制的氯水,振荡后溶液呈黄色。取少量反应后的溶液加入KSCN溶液,溶液变为血红色。另取少量反应后的溶液加入CCl4,振荡后,下层为无色液体。以上实验结论表明还原性:Fe2+___Br-(填“>”或“<”)。
(5)若向30mL步骤(3)的FeBr2溶液中通入标准状况下179.2mL的Cl2,取少量反应后的溶液加入CCl4,振荡后下层液体呈___色,写出该反应的离子方程式___。
【答案】饱和NaHCO3溶液 排出反应装置中的空气 将Br2带入反应装置E中 容量瓶 > 橙红 2Fe2+ +2Br- +2Cl2 =2Fe3+ +Br2 +4Cl-
【解析】
(1).A装置反应制取的CO2气体含有HCl,H2O杂质,已知C为干燥装置,B装置应可以除去HCl杂质。CO2未干燥含有水,加热可与Fe反应。
(2).空气中含有H2O,O2等,会发生副反应,通入干燥CO2形成保护气体。E中反应开始需要将Br2带入装置中。
(3).配置一定物质的量浓度的溶液,还需玻璃仪器为容量瓶。
(4).反应后溶液加入KSCN溶液变为血红色表明生成了Fe3+,加入CCl4振荡后,下层为无色液体说明无Cl2多余且无Br2生成。而还原性强弱决定反应顺序。
(5).先根据已知条件计算出参与反应Cl2和FeBr2物质的量,然后根据Fe2+和Br-反应顺序写出离子方程式。
(1).由分析可知B装置左右是可以除去CO2中杂质气体HCl,一般可选用饱和的NaHCO3溶液,不会产生新杂质气体,同时HCl与NaHCO3还可反应产生CO2。未干燥的CO2中水在加热条件会与Fe反应。故答案为饱和NaHCO3溶液,。
(2).由分析为避免副反应的发生,反应前通入干燥的CO2可以排出空气。Br2进入反应装置E是需要通过CO2带入的。答案为排出装置中的空气,将Br2带入反应装置E中。
(3).根据分析,答案为容量瓶。
(4).根据分析,滴入的氯水少量且只与Fe2+反应,又在氧化还原反应中,氧化剂优先于还原性强的物质反应,所以Fe2+还原性强于Br-。则答案为 >。
(5).由分析,已知FeBr2的物质的量浓度与标况下Cl2的体积,则n(FeBr2) =0.2mol/L×0.03L =0.006mol,n(Cl2) = =0.008mol。Fe2+的还原性强于Br-,Cl2先与Fe2+反应。F2+→Fe3+氧化还原过程电子转移数守恒,n(Fe2+) =0.006mol,Fe2+可与0.003molCl2反应。Br-→Br2 n(Br-) =0.012mol,Br-可与0.006molCl2反应。综上所述,Fe2+与Cl2完全反应,Br-部分反应。则答案为橙红,2Fe2+ +2Br- +2Cl2 =2Fe3+ +Br2 +4Cl-。
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