题目内容
【题目】研究非金属元素及其化合物的性质具有重要意义。
Ⅰ. 含硫物质燃烧会产生大量烟气,主要成分是SO2、CO2、N2、O2。某研究性学习小组在实验室利用装置测定烟气中SO2的体积分数。
(1)将部分烟气缓慢通过C、D装置,其中C、D中盛有的药品分别是_______、________。(填序号)
①KMnO4溶液 ②饱和NaHSO3溶液 ③饱和Na2CO3溶液④饱和NaHCO3溶液
(2)若烟气的流速为amL/min,若t1分钟后,测得量筒内液体体积为VmL,则SO2的体积分数___________。
II.某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计如下实验:
(3)检查装置A的气密性:_________________,向分液漏斗中注水,若水不能顺利滴下,则气密性良好。
(4)整套实验装置存在一处明显的不足,请指出:___________________________。
(5)用改正后的装置进行实验,实验过程如下:
实验操作 | 实验现象 | 结论 |
打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯 | D装置中:溶液变红 E装置中:水层溶液变黄,振荡后,CCl4层无明显变化 | Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为________ |
(6)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了新的变化。
D装置中:红色慢慢褪去。
E装置中:CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐加深,直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下:
Ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2>(SCN)2。
Ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,它呈红色(略带黄色),沸点约5 ℃,与水发生水解反应。
Ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。
Ⅰ.(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性:Cl2>(SCN)2。
Ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,它呈红色(略带黄色),沸点约5 ℃,与水发生水解反应。
Ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。
①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因:________________________;可设计简单实验证明上述解释:取少量褪色后的溶液,滴加_____________,若______________,则上述解释合理。
②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因:_________________________________。
【答案】① ④ 关闭止水夹b,打开活塞a 缺少尾气处理装置 Cl2>Br2>Fe3+ 过量氯气和SCN-反应2SCN-+Cl2=2Cl-+2(SCN)2,使SCN-浓度减小,则Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3平衡逆向移动而褪色 滴加KSCN溶液,若溶液变红色(或滴加FeCl3溶液,若溶液不变红) BrCl+H2O=HBrO+HCl 反应只产生Cl-,不产生Br-
【解析】
本题探究氧化性的强弱,用强制弱的原理进行相关的实验。这个实验的流程为制取氯气→收集(安全瓶)→净化氯气(除HCl)→然后进行实验。在两组实验中可以对比探究先氧化Fe2+还是Br-。从而得到相关的结论。
(1)二氧化硫具有强的还原性,可以用强氧化性的高锰酸钾吸收;二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度很小,可以用排饱和碳酸氢钠溶液来侧量剩余气体的体积,故答案为:①④;
(2)若模拟烟气的流速为amL/min,t1分钟后测得量筒内液体为VmL,则混合气体二氧化碳、氧气、氮气的体积是Vml,则二氧化硫的体积为t1amL-VmL,所以二氧化硫的体积分数为:×100%=
;
(3)检查装置A的气密性:关闭止水夹b,打开活塞a,向分液漏斗中注水,若水不能顺利滴下,则气密性良好;
(4)整套实验装置存在一处明显的不足是:缺少尾气处理装置;
(5)D装置中:溶液变红,说明有铁离子生成,据此得出氯气的氧化性大于铁离子;E装置中:水层溶液变黄,振荡后CCl4层无明显变化,说明少量的氯气先与亚铁离子反应而溴离子未参加反应,根据D和E装置中的现象可知,溴的氧化性大于铁离子,则氧化性强弱顺序是 Cl2>Br2>Fe3+;
(6)①过量氯气和SCN-反应2SCN-+Cl2=2Cl-+2(SCN)2,使SCN-浓度减小,则Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3平衡逆向移动而褪色;
取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色(或滴加FeCl3溶液,若溶液不变红),则上述推测合理;
②用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液, 发生反应BrCl+H2O=HBrO+HCl,反应只产生Cl-,不产生Br-,结果观察到仅有白色沉淀产生。
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