Question

某化学小组在学习元素周期律后，对教材中Fe²⁺氧化为Fe³⁺的实验进一步思考，并提出问题：Cl₂能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，那么Br₂和I₂能否将Fe²⁺氧化为Fe³⁺？

环节一：理论推测

部分同学认为Br₂和I₂都可能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，他们思考的依据是         。

部分同学认为Br₂和I₂都不能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，还有同学认为Br₂能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺而I₂不能。他们思考的依据是从上到下卤素单质氧化性减弱。

环节二：设计实验进行验证

在大试管中加适量铁粉，加入10 mL 稀盐酸，振荡试管，充分反应后，铁粉有剩余，取上层清液进行下列实验。

实验1：

试管	操作	现象
①	先向试管中加入2 mL FeCl2溶液，再滴加少量红棕色的溴水，振荡试管	溶液为黄色
②	先向试管中加入2 mL FeCl2溶液，再滴加少量棕黄色的碘水，振荡试管	溶液为黄色

 

环节三：实验现象的分析与解释

（1）同学甲认为①中现象说明溴水能将Fe²⁺氧化，离子方程式为        。

同学乙认为应该补充实验，才能得出同学甲的结论。请你帮助同学乙完成实验：

实验2：

操作	应该观察到的现象

 

（2）该小组同学对②中溶液呈黄色的原因展开了讨论：

可能1：碘水与FeCl₂溶液不反应，黄色是碘水稀释后的颜色。

可能2：              。

实验3：进行实验以确定可能的原因。

操作	现象
向试管②所得溶液中继续加入0.5 mLCCl4，充分振荡，静置一段时间后。取出上层溶液，滴加KSCN 溶液	静置后，上层溶液几乎无色，下层溶液为紫色；上层溶液滴加KSCN 溶液后，出现浅红色

 

同学丙认为该实验现象可以说明是“可能2”成立，同学丁认为不严谨，于是设计了实验4：

实验4：

操作	现象
向另一支试管中加入2 mL FeCl2溶液，滴加0.5mL碘水后，再加入0.5mL 乙酸乙酯，充分振荡，静置一段时间后。取出下层溶液，滴加KSCN 溶液	静置后，上层液为紫色，下层液几乎无色；下层溶液滴加KSCN溶液后，没有出现浅红色

 

你认为实验4设计的主要目的是              。

同学丁根据实验4现象得出结论：在本次实验条件下，碘水与FeCl₂溶液反应的程度很小。

（3）Cl₂、Br₂、I₂氧化Fe²⁺ 的能力逐渐减弱，用原子结构解释原因：         。

 

Answer 1

【答案】

（12分）

环节一：均为第七主族单质，氧化性均较强   （2分）（表述合理给分）

环节三：

（1） 2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-    （2分）

操作	应该观察到的现象
取少量①的黄色溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，振荡， （1分）	溶液变为红色 （1分）

 

（2）可能2：碘水与FeCl₂溶液发生反应，但FeCl₃溶液也是黄色的，所以没有明显现象。

（2分）（表述合理给分）

亚铁离子与空气接触会被氧化，加入乙酸乙酯既可作为萃取剂又能起到液封的作用，减少空气对实验的影响。（2分）（表述合理给分）

（3）同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，氧化性减弱。（2分）（表述合理给分）

【解析】

试题分析：环节一：根据元素周期律，以Cl₂为类比对象，叙述合理即可，故答案：均为第七主族单质，氧化性均较强   （2分）（表述合理给分）

环节三：

类比Cl₂，Br₂作氧化剂，发生的反应 2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-  ，故答案：2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-   （2分）

实验一中无法确定是否含有Fe^3＋ ,需用SCN^― 溶液检验，故答案：

操作	应该观察到的现象
取少量①的黄色溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，振荡， （1分）	溶液变为红色 （1分）

 

（2）可能2：碘水和Fe^3＋ 溶液都是黄色，所以可能是碘水与FeCl₂溶液发生反应，但现象不明显，答案：碘水与FeCl₂溶液发生反应，但FeCl₃溶液也是黄色的，所以没有明显现象。（2分）（表述合理给分）

Fe^2＋ 具有较强的还原性，在实验中要消除空气中氧气对实验带来的影响，所用的萃取剂密度比水小更合理，既作萃取剂，又起液封的作用，故答案：亚铁离子与空气接触会被氧化，加入乙酸乙酯既可作为萃取剂又能起到液封的作用，减少空气对实验的影响。（2分）（表述合理给分）

（3）结构决定性质，同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，是Cl₂、Br₂、I₂氧化性逐渐减弱的根本原因，故答案：同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，氧化性减弱。（2分）（表述合理给分）

考点：实验探究、元素及其化合物、元素周期律