Question

某化學(xué)小組在學(xué)習(xí)元素周期律知識(shí)后，對(duì)教材中Cl2將Fe2＋氧化成Fe3＋的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步思考，并提出問(wèn)題：Cl2能將Fe2＋氧化成Fe3＋，那么Br2和I2能否將Fe2＋氧化成Fe3＋？

環(huán)節(jié)一：理論推測(cè)。

部分同學(xué)認(rèn)為Br2和I2都能將Fe2＋氧化成Fe3＋，依據(jù)是____________________

_________________________________________________________________。

部分同學(xué)認(rèn)為Br2和I2都不能將Fe2＋氧化成Fe3＋。還有同學(xué)認(rèn)為Br2能將

Fe2＋氧化成Fe3＋，而I2不能，依據(jù)是同一主族從上到下鹵素單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。

環(huán)節(jié)二：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

向大試管中加入適量鐵粉，加入10 mL稀鹽酸，振蕩試管，充分反應(yīng)后，鐵粉有剩余，取上層清液進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1：

試管	操作	現(xiàn)象
①	先向試管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向試管中滴加少量紅棕色的溴水，振蕩試管	溶液為 黃色
②	先向試管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向試管中滴加少量棕黃色的碘水，振蕩試管	溶液為 黃色

 

環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析與解釋。

（1）甲同學(xué)認(rèn)為試管①中的現(xiàn)象說(shuō)明溴水能將Fe2＋氧化，反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________________。

乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，才能得出甲同學(xué)的結(jié)論。請(qǐng)你幫助乙同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)2：

操作	現(xiàn)象

 

（2）該小組同學(xué)對(duì)試管②中所得的溶液呈黃色的原因展開(kāi)討論，并提出了兩種假設(shè)：

假設(shè)1：碘水與FeCl2溶液不反應(yīng)，黃色是碘水稀釋后的顏色。

假設(shè)2.________________。

實(shí)驗(yàn)3：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以判斷假設(shè)是否成立。

操作	現(xiàn)象
向試管②所得的溶液中繼續(xù)加入0.5 mL CCl4，充分振蕩，靜置一段時(shí)間。取出上層溶液，滴加KSCN溶液	靜置后，上層溶液幾乎無(wú)色，下層溶液為紫色；取上層溶液滴加KSCN溶液后，溶液呈淺紅色

 

丙同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象可以說(shuō)明假設(shè)2成立，丁同學(xué)認(rèn)為不嚴(yán)謹(jǐn)，于是設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)4繼續(xù)探究。

實(shí)驗(yàn)4：

操作	現(xiàn)象
向另一支試管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，滴加0.5 mL碘水后，再加入0.5 mL乙酸乙酯，充分振蕩，靜置一段時(shí)間。取出下層溶液，滴加KSCN溶液	靜置后，上層溶液為紫色，下層溶液幾乎無(wú)色；取下層溶液，向其中滴加KSCN溶液后，溶液沒(méi)有呈淺紅色

 

你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)4中加入乙酸乙酯的主要目的是___________________________。

丁同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)4的現(xiàn)象得出結(jié)論：在本次實(shí)驗(yàn)條件下，碘水與FeCl2溶液反應(yīng)的程度很小。

（3）Cl2、Br2、I2氧化Fe2＋的能力逐漸減弱，從原子結(jié)構(gòu)角度解釋原因：______________________________________________________________________。

 

Answer 1

環(huán)節(jié)一：均為ⅦA族元素，其單質(zhì)的氧化性均較強(qiáng)環(huán)節(jié)三：（1）2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－

操作	現(xiàn)象
取少量試管①中的黃色溶液于試管③中，滴加少量KSCN溶液，振蕩	溶液變?yōu)榧t色

 

（2）碘水與FeCl2溶液發(fā)生反應(yīng)，FeCl3溶液呈黃色　亞鐵離子與空氣接觸會(huì)被氧化，加入的乙酸乙酯既可作萃取劑又能起到液封的作用，防止空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾

（3）同一主族元素從上到下，原子核外的電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，氧化性逐漸減弱

【解析】由題給信息和實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�部分同學(xué)認(rèn)為Br2和I2都能將Fe2＋氧化成Fe3＋的依據(jù)是這些單質(zhì)均為ⅦA族元素的單質(zhì)，氧化性均較強(qiáng)。

（1）實(shí)驗(yàn)1的試管①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－。由于甲同學(xué)的結(jié)論僅僅是根據(jù)溶液顏色的變化得出的，所以結(jié)論不一定可靠，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，可探究該過(guò)程中是否有三價(jià)鐵離子生成，所以實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)是三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)，故對(duì)應(yīng)的方案為取少量試管①中的黃色溶液于試管③中，滴加少量KSCN溶液，振蕩，若溶液變?yōu)榧t色則表明有三價(jià)鐵離子生成。

（2）可根據(jù)物質(zhì)的顏色分析試管②中所得溶液呈黃色的可能原因，一是碘水的顏色，二是三價(jià)鐵離子的顏色。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)需從這兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，同時(shí)需要考慮亞鐵離子在空氣中容易被氧化成三價(jià)鐵離子，所以實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)必須排除空氣的影響，即實(shí)驗(yàn)4中加入乙酸乙酯的主要目的一是乙酸乙酯可作萃取劑，二是防止空氣中的氧氣將亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子。