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13.甲学生对Cl2与FeCl2和KSCN混合溶液的反应进行实验探究.
操  作现  象

I.A中溶液变红
Ⅱ.稍后,溶液由红色变为黄色
(1)B中反应的离子方程式是Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O.
(2)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,所以溶液变红.
(3)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.
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.
(4)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SCN-中被氧化的元素是硫元素.
③通过实验证明了SCN-中氮元素转化为NO3-
④若SCN-与Cl2反应生成1mol CO2,则转移电子的物质的量是16mol.

分析 (1)B装置是用来吸收氯气尾气的,根据元素守恒和电荷守恒可以写出离子方程式;
(2)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;
(3)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;
(4)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反应的化学方程式可以计算出电子转移的物质的量.

解答 解:(1)B装置是用来吸收氯气尾气的,根据元素守恒和电荷守恒可以写出离子方程式为:Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O,
故答案为:Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O;
(2)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,
故答案为:Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成红色的,所以溶液变红;
(3)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+
(4)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,
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;
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-+SO42-+CO2+Cl-+18H+,此反应中电子转移数目为16,即由方程式可知每生成1mol二氧化碳要转移16mol电子,
故答案为:16.

点评 本题是实验方案的综合题,综合性较强,其中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、化学计算等知识点,解题的关键是要掌握元素化合物的基础知识及实验基本操作要求.

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