Question

5．某化学兴趣趣小组为探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性强弱，设计了如下实验：

（1）①A装置中圆底烧瓶中发生反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↓+2H₂O；
②检查气体发生装置 A的气密性的操作是：关闭止水夹b，打开活塞a，向分液漏斗中注水，若水不能顺利流下，则气密性良好．
③装置B的作用是安全瓶，防止液体倒吸
（2）整套实验装置存在一处明显不足，请指出缺少尾气处理装置．
用改正后的装置进行实验．实验过程如表：

实验操作	实验现象	结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适置浓盐酸，然后关闭活塞a，点燃酒精灯	D装罝中：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、Fe2+的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞Fe3+

（3）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表：

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）沸点约为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过量氯气和SCN^-反应2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-浓度减小，则使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反应方向移动而褪色．
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BrCl+H₂O=HBrO+HCl反应产生Cl^-，没有Br^-生成，由于AgBrO易溶于水，加入AgNO₃溶液，只能生成AgCl沉淀．

Answer 1

分析 （1）①A装置中圆底烧瓶中二氧化锰和浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水；
②装置A制备氯气，装置连接后应检验装置的气密性，可以利用分液漏斗中的液体是否流下分析判断装置气密性；
③装置B的作用是防止倒吸；
（2）氯气有毒不能直接排空，要用碱液吸收尾气；自发进行的同一氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性；
（3）①过量氯气和SCN^-反应SCN^-浓度减小，根据铁离子和硫氰根离子反应平衡原理分析；
②氯化溴能发生水解反应生成酸，根据AgBrO、AgCl的溶解性分析．

解答 解：（1）①A装置中圆底烧瓶中二氧化锰和浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↓+2H₂O，故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↓+2H₂O；
②装置A制备氯气，装置连接后应检验装置的气密性，方法是关闭止水夹b，打开活塞a，向分液漏斗中注水，若水不能顺利流下，则气密性良好，
故答案为：关闭止水夹b，打开活塞a；
③装置B的作用是做安全瓶，防止倒吸，故答案为：安全瓶，防止液体倒吸；
（2）由于氯气有毒，直接排放到空气中会污染大气，要用碱液吸收尾气，实验装置缺少尾气处理装置；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，说明氯气和溴离子不反应，根据D和E装置知，溴的氧化性大于铁离子，则氧化性强弱顺序是 Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，故答案为：缺少尾气处理装置；Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺；
（3）①过量氯气和SCN^-反应2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-浓度减小，则使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反应方向移动而褪色，
为检验其褪色原因，检验方法为：取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则上述推测合理；或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不变红，则上述推测合理，
故答案为：过量氯气和SCN^-反应2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-浓度减小，则使Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡向逆反应方向移动而褪色；
②过量的氯气和溴反应生成氯化溴，氯化溴不稳定，易和水反应生成盐酸和次溴酸，氯离子和银离子反应生成白色沉淀氯化银，次溴酸和银离子反应生成次溴酸银易溶于水，所以生成的白色沉淀为氯化银，
故答案为：BrCl+H₂O=HBrO+HCl反应产生Cl^-，没有Br^-生成，由于AgBrO易溶于水，加入AgNO₃溶液，只能生成AgCl沉淀．

点评 本题考查了性质实验方案设计，明确反应原理是解本题关键，结合资料分析解答，会根据离子反应方程式判断氧化性强弱，会根据实验现象确定发生的反应，难度中等．