Question

7．已知铁离子，氯气、溴均为常见的氧化剂，某化学兴趣小组设计了如下实验探究其强弱：

（1）①装置A中发生反应的离子方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出缺少尾气处理装置．
（2）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． （填具体实验操作）	D装置中：溶液变红 E装置中：水层溶液变黄，振荡后，下层CCl4层无明显变化．一段时间后CCl4层由无色变为橙色．（填实验现象）	Cl2、Br2、Fe3+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．Fe3++3SCN-?Fe（SCN）3 是一个可逆反应． ⅱ．（SCN）2性质与卤素单质类似．氧化性：Cl2＞（SCN）2．

①请用平衡移动原理（结合上述资料）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．
现设计简单实验证明上述解释：取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液溶液，若溶液颜色变红色．则上述解释是合理的．
小组同学另查得资料如下：

ⅲ．Cl2和Br2反应生成BrCl，BrCl呈红色（略带黄色），沸点约5℃，它与水能发生水解反应，且该反应为非氧化还原反应． ⅳ．AgClO、AgBrO均可溶于水．

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．请结合上述资料用两步离子方程式解释仅产生白色沉淀原因BrCl+H₂O=HBrO+H⁺+Cl^-、Ag⁺+Cl^-=AgCl↓．

Answer 1

分析 （1）①A中浓盐酸与二氧化锰加热反应生成氯化锰、氯气和水；②氯气有毒不能直接排空，要用碱液吸收尾气；
（2）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，点燃酒精灯加热；亚铁离子的还原性比溴离子强，氯气首先氧化亚铁离子，再氧化溴离子；
（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；
向溶液中加入氯化铁或硫氰化钾溶液根据溶液颜色变化判断；
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）①浓盐酸与二氧化锰加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为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，故答案为：缺少尾气处理装置；
（2）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，点燃酒精灯加热；亚铁离子的还原性比溴离子强，氯气首先氧化亚铁离子，再氧化溴离子，所以D装置中首先变红，CCl₄层由无色变为橙色，故答案为：关闭活塞a，点燃酒精灯；CCl₄层由无色变为橙色；
（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；KSCN溶液；变红色；（或FeCl₃溶液，不变红）；
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，BrCl+H₂O=HBrO+H⁺+Cl^-，氯离子和银离子反应生成白色沉淀氯化银，Ag⁺+Cl^-=AgCl↓，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+H⁺+Cl^-、Ag⁺+Cl^-=AgCl↓．

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．