Question

某興趣小組設計并進行了以下實驗來制取氯水，并利新制用氯水完成實驗。

（1）實驗室擬用下列裝置制備氯水，請按照氣體從左向右流動的方向將儀器進行連接：

H→　　　_____________（填接口處的符號）；廣口瓶Ⅱ中的試劑為　　　　　　　　　。

（2）寫出該實驗中制取Cl2的化學方程式為：___________________________________

（3）某興趣小組設計實驗除去氯化鉀中含有Fe3+、SO42-、Br-等雜質離子，步驟如下：

A．溶解，在所得溶液中加入試劑至Fe3+、SO42-沉淀完全，煮沸；

B．過濾，在濾液中加入鹽酸調節(jié)pH；

C．加入_____（除Br-）；蒸干灼燒。請回答問題：

（3）①步驟a中，依次加入的試劑是NH3.H2O、_________、_________。

②步驟c中加入的試劑是__________________。

（4）某研究性學習小組用KSCN檢驗FeSO4溶液中的Fe2+時，加入過量濃HNO3，溶液的顏色變紅。但是將紅色溶液放置一會則發(fā)現溶液由紅色突然變?yōu)樗{色，并產生紅棕色氣體。對這一奇特現象同學們進行了以下探究。

［查閱資料］：

(SCN)2稱為擬鹵素，性質與鹵素單質相似，(SCN)2、Cl2、Br2、I2四種物質的氧化性強弱為：Cl2＞Br2＞(SCN)2＞I2。

［提出假設］：

①甲同學假設是FeSO4與HNO3作用；乙同學假設是______與HNO3作用。

［實驗驗證］：

②大家經過理性分析，認為甲同學的假設不成立。理由是________________________。

③根據乙同學的假設，設計了如下實驗方案進行驗證：向濃HNO3中逐滴加入KSCN溶液，實驗開始時無明顯現象，一段時間后溶液慢慢變紅色至深色，突然劇烈反應產生大量氣泡，放出紅棕色氣體。將產生的氣體通入過量的Ba(OH)2溶液，產生渾濁，并剩余一種氣體（是空氣中的主要成分之一）；向反應后的溶液中加入BaCl2溶液產生白色沉淀。

則反應中產生的氣體是：_______________________________

［實驗結論］：乙同學假設正確。

［實驗反思］：

④由實驗可知：用SCN-間接檢驗Fe2+時，加入的氧化劑除用HNO3外還可以選擇氯水等，通過該實驗探究可知加入氧化劑的量必須要_______（填“少量”、“過量”）。

 

Answer 1

【答案】

（1）H→B、A→C、D→E （2分）飽和食鹽水（2分）

（2）2NaCl + MnO2 +2 H2SO4 = MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O + Cl2↑（加熱） （2分）

（3）①BaCl2 （1分） KOH （1分）

②足量的新制氯水 （2分）

（4）①SCN- （1分）

②HNO3過量，沒有Fe2+剩余 （1分）

③NO2、CO2 、N2 （3分）

④少量（1分）

【解析】

試題分析: （1）制備氣體的儀器連接遵從發(fā)生裝置→除雜裝置→干燥裝置→收集→尾氣吸收的順序，考慮制備氯氣中含有HCl和水蒸氣等雜質氣體，所以先用排飽和食鹽水法除去HCl，再用濃硫酸吸收水蒸氣，再用向上排空氣法收集，用堿吸收尾氣，滿足該順序，連接應為H→B、A→C、D→E，所以根據順序可以得知廣口瓶Ⅱ中的試劑為飽和食鹽水。

（2）根據圖中的發(fā)生裝置可知，該實驗中采用了難揮發(fā)的硫酸制備揮發(fā)性的鹽酸，再與二氧化錳制備氯氣的方法，所以方程式為2NaCl + MnO2 +2 H2SO4 = MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O + Cl2↑（加熱）。

（3）①氯化鉀中含有Fe3+、SO42-、Br-等雜質離子，其中加入的試劑是NH3.H2O可以使Fe3+ 沉淀除去，除去SO42- 需要加入Ba2+試劑，使之轉化為BaSO4沉淀除去，為了不引入過多雜質，應選用陰離子相同的BaCl2 ；為了把NH4+除去，可以加入強堿KOH，所以步驟a中依次加入的試劑是NH3.H2O、 BaCl2 、KOH。②步驟c中除去的是雜質Br- ，所以加入新制氯水，把Br- 轉化為單質Br2除去。

（4）①甲同學已經假設是FeSO4與HNO3作用 ，所以根據提供的資料可以猜測導致實驗現象的可能是SCN-和硝酸作用的結果，所以乙同學假設是SCN-與HNO3作用。

②如果按照甲同學的假設分析，FeSO4與HNO3作用只會導致Fe2+被氧化為Fe3+最終和KSCN作用使溶液變紅，且加入的濃HNO3過量，不會出現溶液顯紅色后又變成藍色，所以甲同學假設不成立。

③根據乙同學的假設，造成實驗現象的是濃HNO3和KSCN溶液作用的結果。根據物質中的元素組成分析，濃硝酸生成紅棕色氣體NO2，SCN-中產生的能使Ba(OH)2溶液產生渾濁現象的氣體不可能是SO2，因為SO2容易被強氧化劑氧化，所以只可能是CO2，而S被氧化為SO42-在反應后的溶液中，所以加入BaCl2溶液能產生白色沉淀；剩余的空氣主要成分的氣體是N2，所以產生的氣體依次是NO2、CO2 、N2 。

④用SCN-間接檢驗Fe2+時，需要加入強氧化劑把Fe2+氧化才會出現無色變紅色現象，但是根據上述中的實驗經歷，如果強氧化劑過量容易把用SCN-氧化，使溶液紅色消失變成藍色。根據資料提供顯示氧化性Cl2 ＞(SCN)2? ，所以氯氣過量同樣能氧化SCN- ，造成紅色消失變成藍色的現象，所以加入氧化劑的量必須要少量。

考點：本題考查的是探究性試驗與實驗室制備氯氣、離子的除雜和亞鐵離子的檢驗相結合的實驗題。