题目内容

17．对实验过程中出现的异常现象进行探究，是实施素质教育、培养创新精神的有效途经．

【实验1】用图1实验装置进行铜与浓硫酸的反应，实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体外，在
铜丝表面还有黑色固体甲生成，甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu2S．查阅资料：CuS和Cu2S均为黑色固体，常温下都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧，均转化为CuO和SO2．为了探究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如图2实验：
（1）上述实验装置除了有尾气吸收装置外，还有一个显著的优点是在熄灭酒精灯后，B中的液体不会倒吸．
（2）固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有泥三角、坩埚（坩埚钳）．
（3）确定乙是否煅烧完全的操作是重复操作（再煅烧、冷却、称量），直至恒重（前后两次称量差不超过0.001g）．
（4）煅烧过程中一定发生的化学反应方程式为2CuS+3O2$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$2CuO+2SO2．
【实验2】某化学兴趣小组设计了如图3实验装置（尾气吸收装置未画出），探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱．
（5）根据下列实验操作和现象，填写实验结论．
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：
Cl2＞Br2＞Fe3+
（6）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了异常的变化：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反应生成的BrCl呈红色，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过量氯气和SCN-反应：2SCN-+Cl2=2Cl-+（SCN）2，使SCN-浓度减小，则Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3平衡逆向移动而褪色；
请设计简单实验证明上述解释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．
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反应只产生Cl-，不产生Br-．

分析 （1）SO2极易溶于水，所以容易引起倒吸，由于B装置和A装置之间连接有橡皮管，在熄灭酒精灯后，B中的液体不会倒吸；
（2）根据灼烧固体的操作方法判断使用的仪器；
（3）灼烧时重复操作（再煅烧、冷却、称量），直至恒重即为煅烧完全；
（4）由于固体乙灼烧后固体质量减少，所以固体乙中一定含有CuS，因为Cu2S灼烧后固体质量不变，据此写出硫化铜灼烧时的化学方程式；
（5）D装置中溶液变红，这说明反应中有Fe3+生成，则氯气将亚铁离子转化为铁离子；E装置中水层溶液变黄，振荡后，CCl4层无明显变化，这说明反应中氯气首先氧化亚铁离子，据此判断Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序；
（6）①因为氧化性是Cl2＞（SCN）2，所以过量氯气和SCN-反应使SCN-浓度减小，则可逆反应Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3平衡逆向移动而褪色；要证明上述结论，可以根据平衡移动原理进行判断；
②由于过量的Cl2和Br2反应生成的BrCl，BrCl与水发生水解反应生成盐酸和次溴酸，反应中只产生Cl-，不产生Br-，所以得不到溴化银浅黄色沉淀．

解答 解：（1）SO2极易溶于水，所以容易引起倒吸，由于B装置和A装置之间连接有橡皮管，所以该装置的另外一个特点是在熄灭酒精灯后，B中的液体不会倒吸，
故答案为：在熄灭酒精灯后，B中的液体不会倒吸；
（2）固体灼烧应该在坩埚中进行，所以除了酒精灯外还需要的仪器有泥三角、坩埚（坩埚钳），
故答案为：泥三角、坩埚（坩埚钳）；
（3）要检验固体灼烧是否完全的正确操作方法为：重复操作（再煅烧、冷却、称量），直至恒重（前后两次称量差不超过0.001g），
故答案为：重复操作（再煅烧、冷却、称量），直至恒重（前后两次称量差不超过0.001g）；
（4）由于固体乙灼烧后固体质量减少，所以固体乙中一定含有CuS，因为Cu2S灼烧后固体质量不变，所以灼烧时反应的化学方程式是：2CuS+3O2$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$2CuO+2SO2，
故答案为：2CuS+3O2$\frac{\underline{\;煅烧\;}}{\;}$2CuO+2SO2；
（5）A装置中产生氯气，D装置中溶液变红，这说明反应中有Fe3+生成，即氯气将亚铁离子转化为铁离子；E装置中水层溶液变黄，振荡后，CCl4层无明显变化，这说明反应中氯气首先氧化亚铁离子，所以根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，氧化性强弱顺序为：Cl2＞Br2＞Fe3+，
故答案为：Cl2＞Br2＞Fe3+；
（6）①因为氧化性是Cl2＞（SCN）2，所以过量氯气和SCN-反应：2SCN-+Cl2=2Cl-+（SCN）2，使SCN-浓度减小，则可逆反应Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3平衡逆向移动而褪色；要证明上述结论，可以根据平衡移动原理，即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，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；
②由于过量的Cl2和Br2反应生成的BrCl，BrCl与水发生水解反应生成盐酸和次溴酸，反应的方程式是BrCl+H2O=HBrO+HCl．反应只产生Cl-，不产生Br-，所以只能得到白色沉淀氯化银，得不到溴化银浅黄色沉淀，
故答案为：BrCl+H2O=HBrO+HCl反应只产生Cl-，不产生Br-．

点评 本题考查性质实验方案的设计，题目难度中等，涉及铜和浓硫酸反应的实验探究、尾气处理、仪器选择、实验条件控制、氧化还原反应的有关判断和应用等知识，明确化学实验基本操作方法及性质实验方案设计原则为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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