Question

【題目】為了更深刻地認(rèn)識鹵素的性質(zhì)，某化學(xué)小組對鹵素及其化合物的制備和性質(zhì)進(jìn)行如下探究實驗，根據(jù)實驗回答問題。

[實驗一]氯氣的制取

（1）該小組擬用下圖實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣，并完成與金屬鐵的反應(yīng)(夾持儀器略去，下同)。每個虛線框表示一個單元裝置，請用文字描述將下列裝置的錯誤之處改正___________。

[實驗二]探究氯化亞鐵與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物

已知氯化亞鐵的熔點(diǎn)為674℃，沸點(diǎn)為1023℃；三氯化鐵在100℃左右時升華，極易水解。在500℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發(fā)生下列反應(yīng)，12FeCl2+3O22Fe2O3+8FeCl3、4FeCl2+3O22Fe2O3+4Cl2，該化學(xué)小組選用下圖部分裝置(裝置可以重復(fù)選用)進(jìn)行氯化亞鐵與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物的探究。

（2）實驗裝置的合理連接順序為：A→_____________→E。

（3）假設(shè)加熱裝置中的完全反應(yīng)，則反應(yīng)后剩余固體的化學(xué)式是_______________。請設(shè)計實驗方案驗證你的假設(shè)____________________。

（4）簡述將F中的固體配成溶液的操作方法__________________。

[實驗三]鹵素化合物之間反應(yīng)實驗條件控制探究

（5）在不同實驗條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。下面是該小組設(shè)計的一組實驗數(shù)據(jù)記錄表(實驗控制在室溫下進(jìn)行)：

試管標(biāo)號	1	2	3	4
0.20 mol· L-1KI 溶液/mL	1.0	1.0	1.0	1.0
KClO3(s)/g	0. 10	0. 10	0.10	0.10
6.0 mol· L-1 H2SO4溶液/mL	0	3.0	6.0	9.0
蒸餾水/mL	9.0	6.0	3.0	0
實驗現(xiàn)象

①該組實驗的目的是_______________。

②2號試管反應(yīng)完全后，取少量2號試管中的溶液滴加淀粉溶液后顯藍(lán)色，假設(shè)還原產(chǎn)物只有KCl，寫出反應(yīng)的離子方程式____________________。

Answer 1

【答案】 ②中試劑換為飽和氯化鈉溶液，③中導(dǎo)管改為長進(jìn)短出，④中試管口加一出氣導(dǎo)管 D→B→F→D Fe2O3 取樣少許加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入幾滴KSCN溶液，呈現(xiàn)紅色 先把F中的固體溶解于濃鹽酸中，然后加水稀釋 探究其他條件相同時，酸度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響 ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O

【解析】試題分析：本題考查Cl2的實驗室制備和Cl2的性質(zhì)、FeCl2與O2反應(yīng)產(chǎn)物的探究、物質(zhì)的檢驗和鹽類水解的應(yīng)用、鹵素化合物之間反應(yīng)條件的探究。

（1）裝置①中發(fā)生的反應(yīng)為2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，由于鹽酸具有揮發(fā)性，制得的Cl2中混有HCl（g）和H2O（g）。裝置②中試劑用于除去HCl（g），NaOH溶液不僅吸收HCl（g）而且吸收Cl2，應(yīng)將裝置②中NaOH溶液改為飽和食鹽水（或飽和氯化鈉溶液）；裝置③中濃H2SO4用于干燥Cl2，應(yīng)將裝置③中導(dǎo)管改為長進(jìn)短出；裝置④密封會造成裝置中氣體壓強(qiáng)過大，裝置④試管口加一出氣導(dǎo)管。

（2）裝置A中Na2O2與水反應(yīng)生成NaOH和O2，裝置A制得的O2中混有H2O（g）；根據(jù)可能的反應(yīng)原理：12FeCl2+3O22Fe2O3+8FeCl3、4FeCl2+3O22Fe2O3+4Cl2，F(xiàn)eCl2與O2反應(yīng)的產(chǎn)物可能有Fe2O3、FeCl3、Cl2，反應(yīng)溫度為500℃，F(xiàn)eCl3在100℃左右時升華且極易水解，用F裝置收集FeCl3，F(xiàn)eCl2與O2反應(yīng)的裝置前和收集FeCl3的裝置后都必須使用干燥裝置，則實驗裝置的合理連接順序為A（制備O2）→D（干燥O2）→B（實現(xiàn)O2與FeCl2反應(yīng)）→F（用冰鹽水冷卻收集FeCl3）→D（防止E中水蒸氣進(jìn)入F中使FeCl3水解）→E（吸收尾氣）。

（3）假設(shè)加熱裝置中的完全反應(yīng)，由于FeCl3100℃左右時升華，反應(yīng)后剩余固體的化學(xué)式是Fe2O3。要證明固體為Fe2O3，證明固體中含+3價Fe即可，設(shè)計的實驗方案是：取樣少許加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入幾滴KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色。

（4）裝置F中用冰鹽水冷卻收集FeCl3，由于FeCl3極易水解，配制FeCl3溶液需要加入鹽酸抑制FeCl3的水解。F中的固體配成溶液的操作方法：先把F中的固體溶解于濃鹽酸中，然后加水稀釋。

（5）①4支試管在室溫下進(jìn)行反應(yīng)，對比各試管中所加物質(zhì)，可見4支試管中KI、KClO3的濃度相同，H2SO4的濃度不同，該組實驗的目的是：探究其他條件相同時，酸度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響。

②2號試管反應(yīng)完全后，取少量2號試管中的溶液滴加淀粉溶液后顯藍(lán)色，即KI被氧化成I2，假設(shè)還原產(chǎn)物只有KCl，可寫出反應(yīng)：ClO3-+I-+H+→Cl-+I2+H2O，反應(yīng)中Cl元素的化合價由+5價降至-1價，I元素的化合價由-1價升至0價，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應(yīng)的離子方程式為ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。