Question

20．某化學(xué)小組合作研究Cl₂、Fe³⁺、Br₂的氧化性強(qiáng)弱的順序．
（1）甲同學(xué)根據(jù)已有知識，設(shè)計并進(jìn)行下列實驗：

試管	操作	現(xiàn)象
a	在試管中加入NaBr溶液，滴加少量氯水，用力振蕩后，再加入少量CCl4，振蕩靜置	CCl4層由無色逐漸變?yōu)槌燃t色
b	�。�在試管中加入FeCl2溶液，滴加兩滴KSCN溶液 ⅱ．加入少量溴水，振蕩	�。疁\綠色溶液無明顯變化 ⅱ．溶液變?yōu)榧t色

①Cl₂與NaBr溶液、FeCl₂溶液與溴水反應(yīng)的離子方程式分別為2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-、2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-．
②由上述實驗可知Cl₂、Fe³⁺、Br₂的氧化性強(qiáng)弱的順序為Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺．
（2）乙同學(xué)若用FeBr₂溶液與Cl₂進(jìn)行實驗，可以用一套裝置完成上述實驗?zāi)康�，得出相同結(jié)論．乙同學(xué)設(shè)計并進(jìn)行下列實驗：

操作	A中現(xiàn)象
	�。�開始通入100mL（折合標(biāo)準(zhǔn)狀況）Cl2，溶液由淺綠色逐漸變黃 ⅱ．繼續(xù)通入Cl2，溶液黃色加深，當(dāng)變?yōu)樽攸S色后，停止通入Cl2

①B中反應(yīng)的離子方程式是Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
②開始通入100mL（折合標(biāo)準(zhǔn)狀況）Cl₂的目的是驗證Cl₂先氧化Fe²⁺．
（3）丙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)對乙同學(xué)實驗現(xiàn)象ⅰ、ⅱ所對應(yīng)的溶液分別進(jìn)行進(jìn)一步驗證，才能得出結(jié)論．
①丙同學(xué)另取100mLFeBr₂溶液，通入100mL Cl₂，振蕩后，分別取2mL溶液于試管c和試管d中，進(jìn)行實驗，請完成下表：

試管	操作	現(xiàn)象
c	滴加2-3滴KSCN溶液，振蕩	溶液變?yōu)檠�紅色
d	加入少量CCl4，振蕩，靜置	出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層為四氯化碳，且呈無色

②丙同學(xué)認(rèn)為現(xiàn)象ⅱ中溶液變?yōu)樽攸S色的原因是Cl₂氧化Br^-．丙同學(xué)設(shè)計實驗進(jìn)行驗證，記錄現(xiàn)象如下：

試管	操作	現(xiàn)象
e	在試管中加入2mL棕黃色溶液，加入少量CCl4，振蕩，靜置	CCl4層由無色變?yōu)槌燃t色

甲乙丙同學(xué)合作探究，證明了Cl₂、Fe³⁺、Br₂的氧化性強(qiáng)弱的順序．

Answer 1

分析 （1）①向NaBr溶液中通入過量Cl₂反應(yīng)生成NaCl和Br₂，溴化鈉和氯化鈉為強(qiáng)電解質(zhì)可拆；溴單質(zhì)具有強(qiáng)氧化性，加入FeCl₂溶液反應(yīng)生成氯化鐵、溴化鐵；
②根據(jù)“同一化學(xué)反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性”判斷氧化性強(qiáng)弱；
（2）①氯氣和氫氧化鈉溶液吸收反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
②FeBr₂在溶液中電離出Fe²⁺、Br^-，Cl₂通入FeBr₂溶液中，既能氧化Fe²⁺，又能氧化Br^-；發(fā)生的反應(yīng)為2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-、2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-．根據(jù)還原性：Fe²⁺＞Br^-，因此Cl₂先氧化Fe²⁺，后氧化Br^-．再利用各物質(zhì)的物質(zhì)的量分析開始通入100mL（折合標(biāo)準(zhǔn)狀況）Cl₂的目的；
（3）①設(shè)計方案進(jìn)行實驗證明乙同學(xué)的觀點確實正確，考慮兩種思路：第一，溶液中存在Fe³⁺，選擇合適試劑檢驗存在Fe³⁺，第二，溶液中不存在Br₂，然后選擇合適試劑檢驗不存在Br₂．即可確定乙同學(xué)觀點正確；
②設(shè)計方案進(jìn)行實驗證明溶液中存在Br₂，選擇合適試劑檢驗，CCl₄能萃取溴水中的溴單質(zhì)．

解答 解：（1）①向NaBr溶液中通入過量Cl₂，反應(yīng)生成NaCl和Br₂，溴化鈉和氯化鈉可拆，則離子方程式為：2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，溴單質(zhì)具有強(qiáng)氧化性，將亞鐵離子氧化生成鐵離子，離子方程式為：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-，
故答案為：2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-；2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；
②化合價降低的元素被還原該反應(yīng)物為氧化劑，化合價升高的元素被氧化該生成物為氧化產(chǎn)物，2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^- 中Cl₂的氧化性大于Br₂，2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-中Br₂的氧化性大于Fe³⁺，所以氧化性大小順序為：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，
故答案為：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺；
（2）①氯氣和氫氧化鈉溶液吸收反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
②FeBr₂在溶液中電離出Fe²⁺、Br^-，Cl₂通入FeBr₂溶液中，既能氧化Fe²⁺，又能氧化Br^-．發(fā)生的反應(yīng)為2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-、2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，
根據(jù)反應(yīng)2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-，還原劑是Fe²⁺，還原產(chǎn)物是Br^-，還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還原性，即得還原性：Fe²⁺＞Br^-，因此Cl₂先氧化Fe²⁺，后氧化Br^-，根據(jù)已知條件，100mL0.1mol/LFeBr₂溶液中，n（Fe²⁺）=0.01mol，n（Br^-）=0.02mol，100mL（折合標(biāo)準(zhǔn)狀況）Cl₂的物質(zhì)的量n=$\frac{100mL×1{0}^{-3}L/mL}{22.4L/mol}$≈0.0045mol，溶液由淺綠色逐漸變黃，說明Cl₂先氧化Fe²⁺，
故答案為：驗證Cl₂先氧化Fe²⁺；
（3）①證明溶液中存在Fe³⁺，根據(jù)題意，選擇試劑硫氰化鉀溶液，觀察到現(xiàn)象為溶液呈血紅色，證明溶液中不存在Br₂，選擇試劑四氯化碳來進(jìn)行萃取實驗，由于四氯化碳呈無色、密度大于水、與水不互溶、易溶解Br₂，觀察到現(xiàn)象為：出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層為四氯化碳，且呈無色，說明Cl₂先氧化Fe²⁺，
故答案為：100mLFeBr₂；100；溶液變?yōu)檠�紅色；出現(xiàn)分層現(xiàn)象，下層為四氯化碳，且呈無色；
②選擇試劑四氯化碳來進(jìn)行萃取實驗，由于四氯化碳呈無色、密度大于水、與水不互溶、易溶解Br₂，在試管中加入2mL棕黃色溶液，加入少量CCl₄，振蕩，靜置，CCl₄層由無色變?yōu)槌燃t色證明溶液中存在Br₂，說明Cl₂氧化Br^-，
故答案為：Cl₂氧化Br^-．

點評 本題屬于氧化還原反應(yīng)探究實驗，需具備一定的實驗?zāi)芰�和綜合思維能力，尤其是氧化性、還原性強(qiáng)弱的判斷，注意氯氣氧化溴化亞鐵，題目難度中等．