Question

16．FeBr₂是一种黄绿色固体，某学习小组制备并探究它的还原性．
I．实验室制备FeBr₂
实验室用如图所示装置制取溴化亚铁．其中A为CO₂发生装置，D和d中均盛有液溴，E为外套电炉丝的不锈钢管，e是两只耐高温的瓷皿，其中盛有细铁粉．实验开始时先将铁粉加热至600℃～700℃，然后将干燥、纯净的CO₂气流通入D中，E管中反应开始，不断将d中液溴滴入100℃～120℃的D中，经过几小时的连续反应，在E管的一端有黄绿色鳞片状溴化亚铁．

请回答：
（1）仪器D的名称是蒸馏烧瓶．给D加热最好选择下列加热器中的b．

（2）若在A中烧瓶中盛固体CaCO₃，a中盛6mol•L-1盐酸，为使导入D中的CO₂为干燥纯净的气体，则图中B、C处的装置所装的试剂是：B为盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶，C为盛有浓H₂SO₄的洗气瓶．为防止污染空气，实验时应在F处连接盛有碱性溶液的尾气吸收装置．
（3）实验时，装置D和E的橡胶塞最好用铝箔包住，且连接D、E之间的橡胶管尽可能短的原因是Br₂有腐蚀性，腐蚀橡胶塞．
（4）①E管反应前先通入一段时间CO₂，其主要作用是排净容器里的空气；
②反应过程中要继续通入CO₂，其主要作用是将Br₂蒸气带入反应器中．
II．探究FeBr₂的还原性
某课外小组学生对Cl₂与FeBr₂溶液反应进行实验探究．

操  作	现  象
取0.1mol/L的FeBr2溶液100mL，测溶液的pH	pH试纸变红（约为4）
	ⅰ．开始通入100mLCl2（折合标准状况），溶液由浅绿色逐渐变黄； ⅱ．稍后，继续通入Cl2，溶液黄色加深，变为棕黄色； iii．稍后，溶液由棕黄色变浅，最终变为黄色

（5）现象i中溶液由浅绿色逐渐变黄．某学生猜测可能原因：①Cl₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使溶液呈黄色；②Cl₂将Br^-氧化为Br₂，使溶液呈黄色．请设计实验证明现象i中溶液由浅绿色变黄色的原因是原因①还是原因②：取5mL上述黄色溶液于试管中，向该溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色，说明原因①对，否则不成立；取5mL上述黄色溶液于试管中，向其中滴加少量四氯化碳，震荡，若CCl₄层呈橙红色，说明原因②对，否则不成立．
（6）若向上述FeBr₂溶液中通入224mL Cl₂（标准状况），则反应的离子方程式为2Cl₂+2Br^-+2Fe²⁺═2Fe³⁺+4Cl^-+Br₂．

Answer 1

分析 （1）根据仪器的特征以及常见仪器的名称解答，溴的沸点：58.78℃，“水浴法”加热可以受热均匀，可用水浴的方法加热得到溴蒸气；
（2）实验室用碳酸钙和盐酸制取二氧化碳，氯化氢易挥发，装置B用于除去二氧化碳中的氯化氢气体；装置C作用是干燥二氧化碳；溴蒸汽有毒，不能排到空气中，可以用碱液如氢氧化钠溶液吸收未反应的溴单质；
（3）根据溴能够腐蚀橡胶塞分析；
（4）通入二氧化碳，可以将容器中的空气赶净，将Br₂蒸气带入反应器D中；
（5）原因①：Fe²⁺被C1₂氧化成Fe³⁺，向该溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色证明有三价铁生成；
原因②：Br^-被C1₂氧化成Br₂溶解在溶液中，通过溶液中加入适量四氯化碳，萃取出溴单质从而使CCl₄层呈橙红色来证明有溴单质生成；
（6）氧化性Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，亚铁离子的还原性大于溴离子，氯气不足时亚铁离子优先反应，0.1mol/L的FeBr₂溶液100mL，通入224mL Cl₂（标准状况），二价铁离子全部被氧化，溴离子部分被氧化．

解答 解：（1）仪器D具有支管口的烧瓶，为蒸馏烧瓶，溴的沸点：58.78℃，给D加热得到溴蒸气，酒精灯加热，温度不便于控制，油浴，油的比热容小，升温快，会导致蒸馏瓶中的液体迅速沸腾，不易控制温度，溴的沸点低于水的沸点100℃，用水浴加热，使反应容器内溴受热温度均匀，均匀产生溴蒸汽，所以b符合，
故答案为：蒸馏烧瓶；b；
（2）实验室用碳酸钙和盐酸制取二氧化碳，氯化氢易挥发，装置B用于除去二氧化碳中的氯化氢气体，可以用盛有NaHCO₃饱和溶液的洗气瓶洗气，装置C作用是干燥二氧化碳，可以用盛有浓H₂SO₄的洗气瓶干燥，溴蒸汽有毒，不能排到空气中，可被碱液吸收，如氢氧化钠溶液能够与溴单质反应，适宜为防止污染空气，实验时应在F处连接盛有碱液如氢氧化钠溶液的尾气吸收装置，
故答案为：盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶；盛有浓H₂SO₄的洗气瓶；碱性；
（3）D和E中均盛有溴，溴单质能够腐蚀橡胶塞，适宜装置D和E的橡皮塞最好用锡箔包住，橡胶管尽可能短，
故答案为：Br₂有腐蚀性，腐蚀橡胶塞；
（4）反应过程中要不断地通入CO₂，其主要作用是为：反应前先通入一段时间CO₂，将容器中的空气赶净，避免空气中的氧气干扰实验；反应过程中要不断通入CO₂，还可以将Br₂蒸气带入反应器D中，使溴能够与铁粉充分反应，
故答案为：①排净容器里的空气；②将Br₂蒸气带入反应器中；
（5）原因①：Fe²⁺被C1₂氧化成Fe³⁺，向该溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色证明有三价铁生成；
原因②：Br^-被C1₂氧化成Br₂溶解在溶液中，通过溶液中加入适量四氯化碳，萃取出溴单质从而使CCl₄层呈橙红色来证明有溴单质生成；
故答案为：取5mL上述黄色溶液于试管中，向该溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色，说明原因①对，否则不成立；
取5mL上述黄色溶液于试管中，向其中滴加少量四氯化碳，震荡，若CCl₄层呈橙红色，说明原因②对，否则不成立；
（6）因还原性：Fe²⁺＞Br^-，氯气先氧化Fe²⁺，再氧化Br^-，向0.1mol/L的FeBr₂溶液100mL，FeBr₂的物质的量为0.01mol，溶液中通入0.01molCl₂，先发生Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-，后发生2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，二价铁离子全部被氧化，溴离子部分被氧化，总离子方程式：2Cl₂+2Br^-+2Fe²⁺═2Fe³⁺+4Cl^-+Br₂，
故答案为：2Cl₂+2Br^-+2Fe²⁺═2Fe³⁺+4Cl^-+Br₂．

点评 本题考查了制取溴化亚铁方案设计，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用化学知识的能力，（6）注意反应物用量对反应的影响，为易错点，题目难度中等．