证明卤族元素的非金属性强弱,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是________________________________________。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是____________________________________________。
(3)为验证溴的氧化性强于碘,过程 Ⅳ 的操作和现象是____________________________。
(4)过程Ⅲ实验的目的是________________________________________________________。
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下,原子半径逐渐________,得电子能力逐渐________。
KI淀粉试纸变蓝 Cl2+2Br-=Br2+2Cl- 打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡。静止后CCl4层溶液变为紫红色 确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 增大 减弱
【分析】
验证卤素单质氧化性的相对强弱:检验气密性,装药品,保持分液漏斗上方与外界空气相同,打开活塞向烧瓶中滴加浓盐酸;装置A:高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为:2KMnO4+16HCl(浓)═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,湿润的淀粉KI试纸变蓝,说明有单质碘生成,同时也说明氯气氧化性强于单质碘,装置B:氯气与溴化钠反应生成单质溴,在试管中发生反应的离子方程式为Cl2+2Br-═Br2+2Cl-,溶液变棕黄色;B试管口的棉花团的作用吸收多余的氯气,防止污染大气,反应为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,为验证溴的氧化性强于碘,实验时应避免氯气的干扰,当B中溶液由黄色变为棕红色时,说明有大量的溴生成,此时应关闭活塞a,打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b取下D振荡、静止后CCl4层溶液变为紫红色,验证了溴的氧化性强于碘,以此解答该题。
【详解】
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是KI淀粉试纸变蓝,Cl2+2I-=2Cl-+I2,I2遇淀粉变蓝色;
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;
(3)为验证溴的氧化性强于碘,过程 Ⅳ 的操作和现象是打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡。静止后CCl4层溶液变为紫红色,其中紫红色为I2溶解在CCl4呈现的颜色;
(4) 过程Ⅲ实验的目的是确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰;
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
氧化还原反应:
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
反应历程:
氧化还原反应前后,元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低,可以将氧化还原反应拆分成两个半反应:氧化数升高的半反应,称为氧化反应;氧化数降低的反应,称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的,不能独立存在,它们共同组成氧化还原反应。
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
电子的得失过程:
其过程用核外电子排布变化情况可表示为:
氧化还原反应中存在以下一般规律:
强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
价态律:元素处于最高价态,只具有氧化性;元素处于最低价态,只具有还原性;处于中间价态,既具氧化性,又具有还原性。
转化律:同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的氧化数只接近而不交叉,最多达到同种价态。
优先律:对于同一氧化剂,当存在多种还原剂时,通常先和还原性最强的还原剂反应。守恒律:氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。
氧化还原性的强弱判定:
物质的氧化性是指物质得电子的能力,还原性是指物质失电子的能力。物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的能力(与得失电子的数量无关)。从方程式与元素性质的角度,氧化性与还原性的有无与强弱可用以下几点判定:
(1)从元素所处的价态考虑,可初步分析物质所具备的性质(无法分析其强弱)。最高价态——只有氧化性,如H2SO4、KMnO4中的S、Mn元素;最低价态,只有还原性,如Cl-、S2-等;中间价态——既有氧化性又有还原性,如Fe、S、SO2等。
(2)根据氧化还原的方向判断:氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(3)根据反应条件判断:当不同的氧化剂与同一种还原剂反应时,如氧化产物中元素的价态相同,可根据反应条件的高、低进行判断,如是否需要加热,是否需要酸性条件,浓度大小等等。
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