Question

12．鹵素單質(zhì)都是重要的化工原料．其課外小組在實驗室完成了下列有關(guān)鹵素單質(zhì)的實驗．
（1）設計以下裝置（夾持裝置已略去），進行實驗，模擬海水提溴的部分過程．

①a是一種黃綠色氣體．A裝置中通入a氣體的目的是Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-（用離子方程式表示）．
②A裝置中通入a氣體一段時間后，停止通入，改通入熱空氣．通入熱空氣的目的是將溴單質(zhì)吹出．
③反應過程中，B裝置中有SO₄^2-生成．則氣體b的化學式是SO₂．檢驗B裝置的溶液中含有SO₄^2-的方法是加入HCl溶液無沉淀生成，在滴入BaCl₂溶液出現(xiàn)沉淀．
④C裝置的作用是吸收尾氣中Cl₂、Br₂、SO₂，防止污染環(huán)境．
⑤該小組同學向反應后B裝置的溶液中通入a氣體，充分反應得到混合液．一位同學根據(jù)溴的沸點是59℃，提出采用蒸餾方法從該混合液中分離出溴單質(zhì)；另一位同學向該混合液中加入四氯化碳，充分振蕩、靜置后放出下層液體，該過程中應用的方法包括萃取和分液．
（2）設計實驗：比較C1₂、Br₂、I₂三種單質(zhì)的氧化性強弱．實驗記錄如下：

實驗步驟	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
實驗現(xiàn)象	溶液變?yōu)辄S色	溶液變?yōu)辄S色	溶液變?yōu)樗{色
實驗結(jié)論	氧化性：Cl2＞Br2	氧化性：Br2＞I2

①你認為上述實驗設計（填“”或“不能”不能達到實驗目的，理由是I實驗后的溶液中可能存在過量的Cl₂，干擾Br₂和I₂的氧化性比較．
②Cl₂、Br₂、I₂三種單質(zhì)氧化性的遞變性，用原子結(jié)構(gòu)解釋原因：Cl、Br、I均為鹵族元素，原子半徑依次增大，原子核對電子的吸引能力依次減弱，得電子能力下降，因而氧化性逐漸減弱．

Answer 1

分析 （1）由流程可知，氯氣與濃縮海水中溴離子發(fā)生氧化還原反應生成溴，在吹出塔中富集溴，然后在吸收塔中溴、二氧化硫和水發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和HBr；
由實驗裝置可知，a為氯氣，可氧化溴離子，熱空氣可將生成的溴蒸氣吹出，氣體b為二氧化硫，在B裝置中發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和HBr，C裝置為尾氣處理裝置，吸收氯氣、二氧化硫、溴等，硫酸根離子檢驗是加入鹽酸無現(xiàn)象加入氯化鋇溶液生成白色沉淀，分離混合溶液可以結(jié)合沸點利用蒸餾方法，也可以依據(jù)互不相溶的溶劑中溶解度不同萃取分液得到；
（2）①Ⅰ中所得溶液中可能含有過量的氯氣，對后繼氧化性強弱的比較產(chǎn)生干擾；
②Cl、Br、I均為鹵族元素，原子半徑依次增大，原子核對電子的吸引能力依次減弱，得電子能力下降，結(jié)合同主族遞變規(guī)律分析．

解答 解：（1）①要想使溴離子變成溴單質(zhì)，則加入的a能和溴離子發(fā)生反應生成溴單質(zhì)，氯氣能和溴離子發(fā)生置換反應生成溴單質(zhì)，離子反應方程式為Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，
故答案為：Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂；
②溴易揮發(fā)，升高溫度促進其揮發(fā)，所以通入熱空氣的目的是吹出Br₂，故答案為：吹出Br₂；
③使溴蒸氣轉(zhuǎn)化為氫溴酸以達到富集的目的，可知氣體b為SO₂，發(fā)生的反應為Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，檢驗B裝置的溶液中含有SO₄^2-的方法是加入HCl溶液無沉淀生成，在滴入BaCl₂溶液出現(xiàn)沉淀，
故答案為：SO₂；加入HCl溶液無沉淀生成，在滴入BaCl₂溶液出現(xiàn)沉淀；
④氯氣不可能完全反應，氯氣和溴離子反應生成溴單質(zhì)，未反應的二氧化硫、氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質(zhì)都能和堿反應，所以C裝置是尾氣處理裝置，可知C的作用為吸收未反應的Cl₂、Br₂和SO₂，防止污染環(huán)境，
故答案為：吸收未反應的Cl₂、Br₂和SO₂防止污染環(huán)境；
⑤該小組同學向反應后B裝置的溶液中通入a氣體，充分反應得到混合液．一位同學根據(jù)溴的沸點是59℃乙揮發(fā)，采用蒸餾方法得到，向該混合液中加入四氯化碳，充分振蕩、靜置后放出下層液體，該過程中應用的方法包括萃取分液，
故答案為：蒸餾；萃取分液；
（2）①Ⅰ中所得溶液中可能含有過量的氯氣，對后繼氧化性強弱的比較產(chǎn)生干擾，
故答案為：不能；I實驗后的溶液中可能存在過量的Cl₂，干擾Br₂和I₂的氧化性比較；
②Cl₂、Br₂、I₂三種單質(zhì)氧化性的遞變性，用原子結(jié)構(gòu)解釋原因：Cl、Br、I均為鹵族元素，原子半徑依次增大，原子核對電子的吸引能力依次減弱，得電子能力下降，因而氧化性逐漸減弱，
故答案為：Cl、Br、I均為鹵族元素，原子半徑依次增大，原子核對電子的吸引能力依次減弱，得電子能力下降，因而氧化性逐漸減弱．

點評 本題考查海水資源開發(fā)利用及海水提溴，為高頻考點，涉及氧化還原反應、離子反應及流程分析，注重基礎(chǔ)知識的綜合運用，側(cè)重分析與應用能力的考查，題目難度中等．