Question

16．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

操作	現(xiàn)象
	I．A 中溶液變紅 Ⅱ．稍后，溶液由紅色變?yōu)辄S色

（1）氣體發(fā)生裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）實(shí)驗(yàn)室常用排飽和食鹽水的方法來(lái)收集 Cl₂，試用化學(xué)平衡原理加以解釋因?yàn)轱柡褪雏}水中 C（Cl^-）較大，促使平衡 Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO逆向移動(dòng)，減少Cl₂ 的溶解．
以下甲學(xué)生對(duì) Cl₂ 與 FeCl₂ 和 KSCN 混合溶液的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．
（3）A 中溶液變紅的原因是Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺與SCN^-反應(yīng)生成紅色的硫氰化鉀，所以溶液變紅．
（4）為了探究現(xiàn)象 II 的原因，甲同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
①取 A 中黃色溶液于試管中，加入 NaOH 溶液，有紅褐色沉淀生成，則溶液中一定存在Fe³⁺．
②取 A 中黃色溶液于試管中，加入過(guò)量的 KSCN 溶液，最終得到紅色溶液．
甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)生現(xiàn)象Ⅱ的原因是 SCN^-與 Cl₂發(fā)生了反應(yīng)．
（5）甲同學(xué)猜想 SCN^-可能被 Cl₂氧化了，他又進(jìn)行了如下研究．
資料顯示：SCN^-的電子式為
①甲同學(xué)認(rèn)為 SCN-中碳元素沒(méi)有被氧化，理由是SCN^-中的碳元素是最高價(jià)態(tài)+4價(jià)．
②取 A 中黃色溶液于試管中，加入用鹽酸酸化的 BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，由此證明被氧化的元素是硫元素（填名稱）．
③通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了 SCN^-中氮元素轉(zhuǎn)化為 NO3^-，他的實(shí)驗(yàn)方案是取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-．中被氧化的元2
④若 SCN^-與 Cl反應(yīng)生成 CO₂，寫(xiě)出反應(yīng)離子方程式SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+16Cl^-+18H⁺，．

Answer 1

分析 （1）用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，據(jù)此書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（2）氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，食鹽水中含有氯離子，能抑制氯氣的溶解；
（3）Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺與SCN^-反應(yīng)生成紅色的硫氰化鐵溶液，呈紅色，據(jù)此答題；
（4）①A中黃色溶液于試管中，加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，應(yīng)當(dāng)是氫氧化鐵固體，所以原溶液中應(yīng)當(dāng)有Fe³⁺，據(jù)此答題；
（5）①根據(jù)SCN^-的電子式為可知，SCN^-中碳顯+4價(jià)，硫顯-2價(jià)，氮顯-3價(jià)，碳已經(jīng)是最高正價(jià)了，不能再被氧化了，據(jù)此答題；
②加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明白色沉淀為硫酸鋇，即溶液中有硫酸根離子，其中硫顯+6價(jià)，而原來(lái)SCN^-中硫顯-2價(jià)，所以被氧化的元素為硫元素，據(jù)此答題；
③利用硝酸根離子在酸性條件下有強(qiáng)氧化性，遇到銅被還原，生成一氧化氮，在空氣中被氧化成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，可以檢驗(yàn)硝酸根離子的存在，據(jù)此答題；
④SCN^-與Cl₂反應(yīng)生成硫酸根和硝酸根還有二氧化碳，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式．

解答 解：（1）濃鹽酸有還原性，二氧化錳有氧化性，濃鹽酸和二氧化錳能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）濃鹽酸易揮發(fā)，所以加熱二氧化錳固體和濃鹽酸制取氯氣時(shí)，產(chǎn)生的氯氣中容易混有氯化氫氣體，要除去氯化氫氣體，所選的除雜試劑只能吸收氯化氫而不能吸收氯氣，排飽和食鹽水的方法來(lái)收集氯氣，是因Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，加入食鹽，氯離子濃度增大，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，抑制氯氣與水的反應(yīng)，
故答案為：因?yàn)轱柡褪雏}水中 C（Cl^-）較大，促使平衡 Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO逆向移動(dòng)，減少Cl₂ 的溶解；
（3）氯氣具有強(qiáng)氧化性，則Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2C1^-+2Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺與SCN^-反應(yīng)生成紅色的硫氰化鐵溶液，F(xiàn)e³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，呈紅色，
故答案為：Fe²⁺被Cl₂氧化生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺與SCN^-反應(yīng)生成紅色的硫氰化鉀，所以溶液變紅；
（4）①A中黃色溶液于試管中，加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，應(yīng)當(dāng)是氫氧化鐵固體，所以原溶液中應(yīng)當(dāng)有Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺；
（5）①根據(jù)SCN^-的電子式為可知，SCN^-中碳顯+4價(jià)，硫顯-2價(jià)，氮顯-3價(jià)，碳已經(jīng)是最高正價(jià)了，不能再被氧化了，
故答案為：SCN^-中的碳元素是最高價(jià)態(tài)+4價(jià)；
②加入用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明白色沉淀為硫酸鋇，即溶液中有硫酸根離子，其中硫顯+6價(jià)，而原來(lái)SCN^-中硫顯-2價(jià)，所以被氧化的元素為硫元素，
故答案為：硫元素；
③利用硝酸根離子在酸性條件下有強(qiáng)氧化性，遇到銅被還原，生成一氧化氮，在空氣中被氧化成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，可以檢驗(yàn)硝酸根離子的存在，據(jù)此可知實(shí)驗(yàn)方案為：取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-，
故答案為：取足量銅粉于試管中，加入A中黃色溶液和一定量的稀鹽酸，加熱，觀察到試管上方有紅棕色氣體生成，證明A中存在，SCN^-中氮元素被氧化成NO₃^-；
④SCN^-與Cl₂反應(yīng)生成硫酸根和硝酸根還有二氧化碳，所以它們反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+16Cl^-+18H⁺，
故答案為：SCN^-+8Cl₂+9H₂O=NO₃^-+SO₄^2-+CO₂+16Cl^-+18H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，考查較為綜合，涉及到了離子的檢驗(yàn)、氧化還原的離子方程式的書(shū)寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)，熟練掌握元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)基本操作要求為解答關(guān)鍵，題目難度中等．