Question

18．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→H→B、A→C、D→E（填接口處的符號）；廣口瓶Ⅱ中的試劑為飽和食鹽水．

（2）寫出該實驗中制取Cl₂的化學方程式為：2NaCl+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄+Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂↑
（3）某興趣小組設計實驗除去氯化鉀中含有Fe³⁺、SO₄^2-、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⁺、SO₄^2-沉淀完全，煮沸；
B．過濾，在濾液中加入鹽酸調節(jié)pH；
C．加入足量的新制氯水（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、BaCl₂、KOH．
②步驟c中加入的試劑是足量的新制氯水．
（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(xiàn)溶液由紅色突然變?yōu)樗{色，并產(chǎn)生紅棕色氣體．對這一奇特現(xiàn)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SCN^-與HNO₃作用．
[實驗驗證]：
②大家經(jīng)過理性分析，認為甲同學的假設不成立．理由是HNO₃過量，沒有Fe²⁺剩余．
③根據(jù)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(xiàn)象，一段時間后溶液慢慢變紅色至深色，突然劇烈反應產(chǎn)生大量氣泡，放出紅棕色氣體．將產(chǎn)生的氣體通入過量的Ba（OH）₂溶液，產(chǎn)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(chǎn)生白色沉淀．
則反應中產(chǎn)生的氣體是：NO₂、CO₂、N₂
[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少量（填“少量”、“過量”）．

Answer 1

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，據(jù)此進行解答；
（2）根據(jù)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；
（3）①加入的試劑是NH₃•H₂O可以使Fe³⁺沉淀除去，除去SO₄^2-需要加入Ba²⁺試劑，使之轉化為BaSO₄沉淀除去，結合不引入過多雜質判斷選用試劑；為了把NH₄⁺除去，可以加入強堿KOH；
②步驟c中除去的是雜質Br^-，所以加入新制氯水；
（4）①甲同學已經(jīng)假設是FeSO₄與HNO₃作用，所以根據(jù)提供的資料可以猜測導致實驗現(xiàn)象的可能是SCN^-和硝酸作用的結果；
②如果按照甲同學的假設分析，F(xiàn)eSO₄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(xiàn)溶液顯紅色后又變成藍色；
③根據(jù)乙同學的假設，造成實驗現(xiàn)象的是濃HNO₃和KSCN溶液作用的結果．根據(jù)物質中的元素組成分析，濃硝酸生成紅棕色氣體NO₂，SCN^-中產(chǎn)生的能使Ba（OH）₂溶液產(chǎn)生渾濁現(xiàn)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SOSO₄^2-在反應后的溶液中，所以加入BaCl₂溶液能產(chǎn)生白色沉淀；剩余的空氣主要成分的氣體是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(xiàn)無色變紅色現(xiàn)象，但是根據(jù)上述中的實驗經(jīng)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(jù)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(xiàn)象，則加入氧化劑的量必須要少量．

解答 解：（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(jù)順序可以得知廣口瓶Ⅱ中的試劑為飽和食鹽水，
故答案為：H→B、A→C、D→E；飽和食鹽水；
（2）根據(jù)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+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄+Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄+Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂↑；
（3）①氯化鉀中含有Fe³⁺、SO₄^2-、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SO₄^2-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，
故答案為：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，
故答案為：足量的新制氯水；
（4）①甲同學已經(jīng)假設是FeSO₄與HNO₃作用，所以根據(jù)提供的資料可以猜測導致實驗現(xiàn)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，
故答案為：SCN^-；
②如果按照甲同學的假設分析，F(xiàn)eSO₄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(xiàn)溶液顯紅色后又變成藍色，所以甲同學假設不成立，
故答案為：HNO₃過量，沒有Fe²⁺剩余；
③根據(jù)乙同學的假設，造成實驗現(xiàn)象的是濃HNO₃和KSCN溶液作用的結果．根據(jù)物質中的元素組成分析，濃硝酸生成紅棕色氣體NO₂，SCN^-中產(chǎn)生的能使Ba（OH）₂溶液產(chǎn)生渾濁現(xiàn)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SOSO₄^2-在反應后的溶液中，所以加入BaCl₂溶液能產(chǎn)生白色沉淀；剩余的空氣主要成分的氣體是N₂，所以產(chǎn)生的氣體依次是NO₂、CO₂、N₂，
故答案為：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(xiàn)無色變紅色現(xiàn)象，但是根據(jù)上述中的實驗經(jīng)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(jù)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(xiàn)象，所以加入氧化劑的量必須要少量，
故答案為：少量．

點評 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，題目濃度較大，明確實驗目的、實驗原理為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．