【題目】FeBr2是一種黃綠色固體,某學(xué)習(xí)小組制備并探究它的還原性。

I.實驗室制備FeBr2實驗室用如圖所示裝置制取溴化亞鐵。其中ACO2發(fā)生裝置,Dd中均盛有液溴,E為外套電爐絲的不銹鋼管,e是兩個耐高溫的瓷皿,其中盛有細鐵粉。

實驗開始時,先將鐵粉加熱至600—700℃,然后將干燥、純凈的CO2氣流通入D中,E管中反應(yīng)開始。不斷將d中液溴滴入溫度為100—120℃的D中。經(jīng)過幾小時的連續(xù)反應(yīng),在鐵管的一端沉積有黃綠色鱗片狀溴化亞鐵。

1)若在A中盛固體CaCO3,a中盛6 mol/L鹽酸。為使導(dǎo)入D中的CO2為干燥純凈的氣體,則圖中B、C處的裝置和其中的試劑應(yīng)是:B_____________C________________。為防止污染空氣,實驗時應(yīng)在F處連接盛___________的尾氣吸收裝置。

2)反應(yīng)過程中要不斷通入CO2,其主要作用是____________________。

Ⅱ.探究FeBr2的還原性

3)實驗需要200 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液,配制FeBr2溶液除燒杯、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外,還需要的玻璃儀器是_____________,需稱量FeBr2的質(zhì)量為:_________。

4)取10 mL上述FeBr2溶液,向其中滴加少量新制的氯水,振蕩后溶液呈黃色。某同學(xué)對產(chǎn)生黃色的原因提出了假設(shè):

假設(shè)1BrCl2氧化成Br2溶解在溶液中;

假設(shè)2Fe2+Cl2氧化成Fe3+

設(shè)計實驗證明假設(shè)2是正確的:________

5)請用一個離子方程式來證明還原性Fe2+>Br________

6)若在40 mL上述FeBr2溶液中通入3×10-3mol Cl2,則反應(yīng)的離子方程式為________

【答案】飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶 H2SO4的洗氣瓶 NaOH溶液 CO2把反應(yīng)器中的空氣趕盡,將溴蒸氣帶入E管中 250 mL容量瓶 5.4g 取適量黃色溶液,向其中加入少量KSCN溶液,若溶液變血紅色,則證明假設(shè)2正確 2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- 4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-

【解析】

I.裝置A用碳酸鈣和鹽酸制取二氧化碳,裝置B中盛有的NaHCO3飽和溶液用于除去二氧化碳中的氯化氫氣體,裝置C中盛有的濃H2SO4是干燥二氧化碳,二氧化碳把反應(yīng)器中的空氣趕盡,并將油浴加熱的裝置D中溴蒸氣帶入E管中,在加熱條件下與鐵反應(yīng)生成黃綠色鱗片狀溴化亞鐵,在裝置F處連接盛有氫氧化鈉溶液的尾氣吸收裝置,吸收有毒的溴蒸汽,防止污染環(huán)境;

Fe2+Br-的還原性強弱順序為:Fe2+>Br-,向FeBr2溶液中滴加少量新制的氯水,氯氣先氧化Fe2+,再氧化Br-。

1)實驗時用碳酸鈣和鹽酸制取二氧化碳,鹽酸易揮發(fā),制得的二氧化碳中混有氯化氫和水蒸氣,裝置B的作用是除去二氧化碳中的氯化氫氣體,可以用盛有NaHCO3飽和溶液的洗氣瓶洗氣,裝置C的作用是干燥二氧化碳,可以用盛有濃H2SO4的洗氣瓶干燥,溴蒸汽有毒,不能排到空氣中,氫氧化鈉溶液能夠與溴單質(zhì)反應(yīng),為防止污染空氣,實驗時應(yīng)在F處連接氫氧化鈉溶液的尾氣吸收裝置,故答案為:飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶;濃H2SO4的洗氣瓶;NaOH溶液;

2)反應(yīng)前先通入一段時間CO2,將容器中的空氣趕凈,避免空氣中的氧氣干擾實驗;反應(yīng)過程中要不斷通入CO2,還可以油浴加熱的裝置D中溴蒸氣帶入E管中,使溴能夠與鐵粉充分反應(yīng),故答案為:用CO2把反應(yīng)器中的空氣趕盡,將溴蒸氣帶入E管中;

3)配制200 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液的玻璃儀器有燒杯、量筒、膠頭滴管、玻璃棒和250 mL容量瓶;250 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液中FeBr2的物質(zhì)的量為0.25mol,則FeBr2的質(zhì)量為0.25mol×216g/mol=5.4g,故答案為:250 mL容量瓶;5.4g;

4)若假設(shè)2正確,向FeBr2溶液中滴加少量新制的氯水,Fe2+Cl2氧化成Fe3+,向反應(yīng)后的黃色溶液中加入KSCN溶液,溶液會變?yōu)榧t色,故答案為:取適量黃色溶液,向其中加入少量KSCN溶液,若溶液變血紅色,則證明假設(shè)2正確;

5)溶液中Fe2+Br2能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe3+Br-,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- ,則故答案為:2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-

640 mL0.1 mol/L FeBr2溶液中FeBr2的物質(zhì)的量為0.004mol, 0.004mol Fe2+消耗Cl2的物質(zhì)的量為0.002mol,3×10-3mol Cl20.001mol Cl2Br-反應(yīng),反應(yīng)消耗Br-的物質(zhì)的量為0.002mol,參與反應(yīng)的Fe2+、Br-Cl2的物質(zhì)的量比為0.004mol0.002mol0.003mol=4:2:3,則反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-,故答案為:4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-。

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先將導(dǎo)管從液體中移出,再熄滅酒精燈

先熄滅酒精燈,再將導(dǎo)管從液體中移出

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