Question

某兴趣小组设计并进行了以下实验来制取氯水，并利新制用氯水完成实验。
（1）实验室拟用下列装置制备氯水，请按照气体从左向右流动的方向将仪器进行连接：
H→　　　_____________（填接口处的符号）；广口瓶Ⅱ中的试剂为　　　　　　　　　。

（2）写出该实验中制取Cl₂的化学方程式为：___________________________________
（3）某兴趣小组设计实验除去氯化钾中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等杂质离子，步骤如下：
A．溶解，在所得溶液中加入试剂至Fe³⁺、SO₄^2-沉淀完全，煮沸；
B．过滤，在滤液中加入盐酸调节pH；
C．加入_____（除Br^-）；蒸干灼烧。请回答问题：
（3）①步骤a中，依次加入的试剂是NH₃.H₂O、_________、_________。
②步骤c中加入的试剂是__________________。
（4）某研究性学习小组用KSCN检验FeSO₄溶液中的Fe²⁺时，加入过量浓HNO₃，溶液的颜色变红。但是将红色溶液放置一会则发现溶液由红色突然变为蓝色，并产生红棕色气体。对这一奇特现象同学们进行了以下探究。
［查阅资料］：
(SCN)₂称为拟卤素，性质与卤素单质相似，(SCN)₂、Cl₂、Br₂、I₂四种物质的氧化性强弱为：Cl₂＞Br₂＞(SCN)₂＞I₂。
［提出假设］：
①甲同学假设是FeSO₄与HNO₃作用；乙同学假设是______与HNO₃作用。
［实验验证］：
②大家经过理性分析，认为甲同学的假设不成立。理由是________________________。
③根据乙同学的假设，设计了如下实验方案进行验证：向浓HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体。将产生的气体通入过量的Ba(OH)₂溶液，产生浑浊，并剩余一种气体（是空气中的主要成分之一）；向反应后的溶液中加入BaCl₂溶液产生白色沉淀。
则反应中产生的气体是：_______________________________
［实验结论］：乙同学假设正确。
［实验反思］：
④由实验可知：用SCN^-间接检验Fe²⁺时，加入的氧化剂除用HNO₃外还可以选择氯水等，通过该实验探究可知加入氧化剂的量必须要_______（填“少量”、“过量”）。

Answer 1

（1）H→B、A→C、D→E （2分）饱和食盐水（2分）
（2）2NaCl + MnO₂ +2 H₂SO₄ = MnSO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O + Cl₂↑（加热） （2分）
（3）①BaCl₂（1分） KOH （1分）
②足量的新制氯水 （2分）
（4）①SCN^-（1分）
②HNO₃过量，没有Fe²⁺剩余 （1分）
③NO₂、CO₂、N₂（3分）
④少量（1分）

试题分析: （1）制备气体的仪器连接遵从发生装置→除杂装置→干燥装置→收集→尾气吸收的顺序，考虑制备氯气中含有HCl和水蒸气等杂质气体，所以先用排饱和食盐水法除去HCl，再用浓硫酸吸收水蒸气，再用向上排空气法收集，用碱吸收尾气，满足该顺序，连接应为H→B、A→C、D→E，所以根据顺序可以得知广口瓶Ⅱ中的试剂为饱和食盐水。
（2）根据图中的发生装置可知，该实验中采用了难挥发的硫酸制备挥发性的盐酸，再与二氧化锰制备氯气的方法，所以方程式为2NaCl + MnO₂ +2 H₂SO₄ = MnSO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O + Cl₂↑（加热）。
（3）①氯化钾中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等杂质离子，其中加入的试剂是NH₃.H₂O可以使Fe³⁺ 沉淀除去，除去SO₄^2- 需要加入Ba2+试剂，使之转化为BaSO4沉淀除去，为了不引入过多杂质，应选用阴离子相同的BaCl₂ ；为了把NH4+除去，可以加入强碱KOH，所以步骤a中依次加入的试剂是NH₃.H₂O、 BaCl₂ 、KOH。②步骤c中除去的是杂质Br^- ，所以加入新制氯水，把Br^- 转化为单质Br2除去。
（4）①甲同学已经假设是FeSO₄与HNO₃作用 ，所以根据提供的资料可以猜测导致实验现象的可能是SCN-和硝酸作用的结果，所以乙同学假设是SCN-与HNO₃作用。
②如果按照甲同学的假设分析，FeSO₄与HNO₃作用只会导致Fe2+被氧化为Fe3+最终和KSCN作用使溶液变红，且加入的浓HNO₃过量，不会出现溶液显红色后又变成蓝色，所以甲同学假设不成立。
③根据乙同学的假设，造成实验现象的是浓HNO₃和KSCN溶液作用的结果。根据物质中的元素组成分析，浓硝酸生成红棕色气体NO2，SCN-中产生的能使Ba(OH)₂溶液产生浑浊现象的气体不可能是SO2，因为SO2容易被强氧化剂氧化，所以只可能是CO2，而S被氧化为SO42-在反应后的溶液中，所以加入BaCl₂溶液能产生白色沉淀；剩余的空气主要成分的气体是N2，所以产生的气体依次是NO₂、CO₂、N₂ 。
④用SCN^-间接检验Fe²⁺时，需要加入强氧化剂把Fe2+氧化才会出现无色变红色现象，但是根据上述中的实验经历，如果强氧化剂过量容易把用SCN^-氧化，使溶液红色消失变成蓝色。根据资料提供显示氧化性Cl₂ ＞(SCN)₂ ，所以氯气过量同样能氧化SCN^- ，造成红色消失变成蓝色的现象，所以加入氧化剂的量必须要少量。