Question

16．某化学兴趣小组的同学利用图所示实验装置进行实验．

操作	现象
	I．A 中溶液变红 Ⅱ．稍后，溶液由红色变为黄色

（1）气体发生装置中反应的化学方程式是MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）实验室常用排饱和食盐水的方法来收集 Cl₂，试用化学平衡原理加以解释因为饱和食盐水中 C（Cl^-）较大，促使平衡 Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO逆向移动，减少Cl₂ 的溶解．
以下甲学生对 Cl₂ 与 FeCl₂ 和 KSCN 混合溶液的反应进行实验探究．
（3）A 中溶液变红的原因是Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺与SCN^-反应生成红色的硫氰化钾，所以溶液变红．
（4）为了探究现象 II 的原因，甲同学进行如下实验．
①取 A 中黄色溶液于试管中，加入 NaOH 溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在Fe³⁺．
②取 A 中黄色溶液于试管中，加入过量的 KSCN 溶液，最终得到红色溶液．
甲同学的实验证明产生现象Ⅱ的原因是 SCN^-与 Cl₂发生了反应．
（5）甲同学猜想 SCN^-可能被 Cl₂氧化了，他又进行了如下研究．
资料显示：SCN^-的电子式为
①甲同学认为 SCN-中碳元素没有被氧化，理由是SCN^-中的碳元素是最高价态+4价．
②取 A 中黄色溶液于试管中，加入用盐酸酸化的 BaCl₂溶液，产生白色沉淀，由此证明被氧化的元素是硫元素（填名称）．
③通过实验证明了 SCN^-中氮元素转化为 NO3^-，他的实验方案是取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中存在SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-．中被氧化的元2
④若 SCN^-与 Cl反应生成 CO₂，写出反应离子方程式SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+16Cl^-+18H⁺，．

Answer 1

分析 （1）用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气，据此书写化学方程式；
（2）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，食盐水中含有氯离子，能抑制氯气的溶解；
（3）Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺与SCN^-反应生成红色的硫氰化铁溶液，呈红色，据此答题；
（4）①A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，应当是氢氧化铁固体，所以原溶液中应当有Fe³⁺，据此答题；
（5）①根据SCN^-的电子式为可知，SCN^-中碳显+4价，硫显-2价，氮显-3价，碳已经是最高正价了，不能再被氧化了，据此答题；
②加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有硫酸根离子，其中硫显+6价，而原来SCN^-中硫显-2价，所以被氧化的元素为硫元素，据此答题；
③利用硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性，遇到铜被还原，生成一氧化氮，在空气中被氧化成红棕色的二氧化氮气体，可以检验硝酸根离子的存在，据此答题；
④SCN^-与Cl₂反应生成硫酸根和硝酸根还有二氧化碳，据此书写离子方程式．

解答 解：（1）浓盐酸有还原性，二氧化锰有氧化性，浓盐酸和二氧化锰能发生氧化还原反应生成氯化锰、氯气和水，MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）浓盐酸易挥发，所以加热二氧化锰固体和浓盐酸制取氯气时，产生的氯气中容易混有氯化氢气体，要除去氯化氢气体，所选的除杂试剂只能吸收氯化氢而不能吸收氯气，排饱和食盐水的方法来收集氯气，是因Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，加入食盐，氯离子浓度增大，化学平衡逆向移动，抑制氯气与水的反应，
故答案为：因为饱和食盐水中 C（Cl^-）较大，促使平衡 Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO逆向移动，减少Cl₂ 的溶解；
（3）氯气具有强氧化性，则Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，离子方程式为：Cl₂+2Fe²⁺=2C1^-+2Fe³⁺，Fe³⁺与SCN^-反应生成红色的硫氰化铁溶液，Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，呈红色，
故答案为：Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，Fe³⁺与SCN^-反应生成红色的硫氰化钾，所以溶液变红；
（4）①A中黄色溶液于试管中，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，应当是氢氧化铁固体，所以原溶液中应当有Fe³⁺，
故答案为：Fe³⁺；
（5）①根据SCN^-的电子式为可知，SCN^-中碳显+4价，硫显-2价，氮显-3价，碳已经是最高正价了，不能再被氧化了，
故答案为：SCN^-中的碳元素是最高价态+4价；
②加入用盐酸酸化的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有硫酸根离子，其中硫显+6价，而原来SCN^-中硫显-2价，所以被氧化的元素为硫元素，
故答案为：硫元素；
③利用硝酸根离子在酸性条件下有强氧化性，遇到铜被还原，生成一氧化氮，在空气中被氧化成红棕色的二氧化氮气体，可以检验硝酸根离子的存在，据此可知实验方案为：取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-，
故答案为：取足量铜粉于试管中，加入A中黄色溶液和一定量的稀盐酸，加热，观察到试管上方有红棕色气体生成，证明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-；
④SCN^-与Cl₂反应生成硫酸根和硝酸根还有二氧化碳，所以它们反应的化学方程式为：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+16Cl^-+18H⁺，
故答案为：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+16Cl^-+18H⁺．

点评 本题考查了氯气的实验室制法、实验方案的设计与评价，考查较为综合，涉及到了离子的检验、氧化还原的离子方程式的书写、实验步骤的设计等知识点，熟练掌握元素化合物的基础知识及实验基本操作要求为解答关键，题目难度中等．