FeBr2是一种黄绿色固体,某学习小组制备并探究它的还原性。
I.实验室制备FeBr2实验室用如图所示装置制取溴化亚铁。其中A为CO2发生装置,D和d中均盛有液溴,E为外套电炉丝的不锈钢管,e是两个耐高温的瓷皿,其中盛有细铁粉。
实验开始时,先将铁粉加热至600—700℃,然后将干燥、纯净的CO2气流通入D中,E管中反应开始。不断将d中液溴滴入温度为100—120℃的D中。经过几小时的连续反应,在铁管的一端沉积有黄绿色鳞片状溴化亚铁。
(1)若在A中盛固体CaCO3,a中盛6 mol/L盐酸。为使导入D中的CO2为干燥纯净的气体,则图中B、C处的装置和其中的试剂应是:B为_____________。C为________________。为防止污染空气,实验时应在F处连接盛___________的尾气吸收装置。
(2)反应过程中要不断通入CO2,其主要作用是____________________。
Ⅱ.探究FeBr2的还原性
(3)实验需要200 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液,配制FeBr2溶液除烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒外,还需要的玻璃仪器是_____________,需称量FeBr2的质量为:_________。
(4)取10 mL上述FeBr2溶液,向其中滴加少量新制的氯水,振荡后溶液呈黄色。某同学对产生黄色的原因提出了假设:
假设1:Br一被Cl2氧化成Br2溶解在溶液中;
假设2:Fe2+被Cl2氧化成Fe3+
设计实验证明假设2是正确的:________
(5)请用一个离子方程式来证明还原性Fe2+>Br一________:
(6)若在40 mL上述FeBr2溶液中通入3×10-3mol Cl2,则反应的离子方程式为________
饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 浓H2SO4的洗气瓶 NaOH溶液 用CO2把反应器中的空气赶尽,将溴蒸气带入E管中 250 mL容量瓶 5.4g 取适量黄色溶液,向其中加入少量KSCN溶液,若溶液变血红色,则证明假设2正确 2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- 4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-
【解析】
I.装置A用碳酸钙和盐酸制取二氧化碳,装置B中盛有的NaHCO3饱和溶液用于除去二氧化碳中的氯化氢气体,装置C中盛有的浓H2SO4是干燥二氧化碳,二氧化碳把反应器中的空气赶尽,并将油浴加热的装置D中溴蒸气带入E管中,在加热条件下与铁反应生成黄绿色鳞片状溴化亚铁,在装置F处连接盛有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置,吸收有毒的溴蒸汽,防止污染环境;
Ⅱ.Fe2+和Br-的还原性强弱顺序为:Fe2+>Br-,向FeBr2溶液中滴加少量新制的氯水,氯气先氧化Fe2+,再氧化Br-。
【详解】
(1)实验时用碳酸钙和盐酸制取二氧化碳,盐酸易挥发,制得的二氧化碳中混有氯化氢和水蒸气,装置B的作用是除去二氧化碳中的氯化氢气体,可以用盛有NaHCO3饱和溶液的洗气瓶洗气,装置C的作用是干燥二氧化碳,可以用盛有浓H2SO4的洗气瓶干燥,溴蒸汽有毒,不能排到空气中,氢氧化钠溶液能够与溴单质反应,为防止污染空气,实验时应在F处连接氢氧化钠溶液的尾气吸收装置,故答案为饱和NaHCO3溶液的洗气瓶;浓H2SO4的洗气瓶;NaOH溶液;
(2)反应前先通入一段时间CO2,将容器中的空气赶净,避免空气中的氧气干扰实验;反应过程中要不断通入CO2,还可以油浴加热的装置D中溴蒸气带入E管中,使溴能够与铁粉充分反应,故答案为用CO2把反应器中的空气赶尽,将溴蒸气带入E管中;
(3)配制200 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒和250 mL容量瓶;250 mL 0.1 mol/L FeBr2溶液中FeBr2的物质的量为0.25mol,则FeBr2的质量为0.25mol×216g/mol=5.4g,故答案为250 mL容量瓶;5.4g;
(4)若假设2正确,向FeBr2溶液中滴加少量新制的氯水,Fe2+被Cl2氧化成Fe3+,向反应后的黄色溶液中加入KSCN溶液,溶液会变为红色,故答案为取适量黄色溶液,向其中加入少量KSCN溶液,若溶液变血红色,则证明假设2正确;
(5)溶液中Fe2+和Br2能够发生氧化还原反应生成Fe3+和Br-,反应的离子方程式为2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- ,则故答案为2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-;
(6)40 mL0.1 mol/L FeBr2溶液中FeBr2的物质的量为0.004mol, 0.004mol Fe2+消耗Cl2的物质的量为0.002mol,3×10-3mol Cl2有0.001mol Cl2与Br-反应,反应消耗Br-的物质的量为0.002mol,参与反应的Fe2+、Br-和Cl2的物质的量比为0.004mol:0.002mol:0.003mol=4:2:3,则反应的离子方程式为4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-,故答案为4Fe2++2Br-+3Cl2=4Fe3++Br2+6Cl-。
【点睛】
本题考查了实验方案的设计与评价和探究实验,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力,注意掌握化学实验基本操作方法,明确常见物质的性质及化学实验方案设计原则是解答关键。
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下列实验操作规范且能达到目的的是
目的 | 操作 | |
A | 取20.00 mL盐酸 | 在50 mL酸式滴定管中装入盐酸,调整初始读数为30.00 mL后,将剩余盐酸放入锥形瓶 |
B | 配制浓度为0.010 mol/L的KMnO4溶液 | 称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度 |
C | 测定醋酸钠溶液pH | 用玻璃棒蘸取溶液,点在湿润的pH试纸上 |
D | 清洗碘升华实验所用试管 | 先用酒精清洗,再用水清洗 |
A.A B.B C.C D.D
某小组探究Na2SO3溶液和KIO3溶液的反应。
实验I:向某浓度的KIO3酸性溶液(过量)中加入Na2SO3溶液(含淀粉),一段时间(t秒)后,溶液突然变蓝。
资料:IO3-在酸性溶液氧化I-,反应为IO3- + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O
(1)溶液变蓝,说明Na2SO3具有_________性。
(2)针对t秒前溶液未变蓝,小组做出如下假设:
i.t秒前未生成I2,是由于反应的活化能______(填“大”或“小”),反应速率慢导致的。
ii.t秒前生成了I2,但由于存在Na2SO3,_____(用离子方程式表示),I2被消耗。
(3)下述实验证实了假设ii合理。
实验II:向实验I的蓝色溶液中加入_______,蓝色迅速消失,后再次变蓝。
(4)进一步研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反应的过程,装置如下。
实验III:K闭合后,电流表的指针偏转情况记录如下表:
表盘 |
|
| ||
时间/min | 0~t1 | t2~t3 | t4 | |
偏转 位置 | 右偏至Y | 指针回到“0”处,又返至“X”处;如此周期性往复多次…… | 指针 归零 |
① K闭合后,取b极区溶液加入盐酸酸化的BaCl2溶液,现象是______。
② 0~t1时,从a极区取溶液于试管中,滴加淀粉溶液,溶液变蓝;直接向a极区滴加淀粉溶液,溶液未变蓝。判断IO3- 在a极放电的产物是_______。
③ 结合反应解释t2~t3时指针回到“0”处的原因:________。
(5)综合实验I、II、III,下列说法正确的是_______。
A.对比实验I、II,t秒后溶液变蓝,I中SO32-被完全氧化
B.对比实验I、III,t秒前IO3- 未发生反应
C.实验III中指针返回X处的原因,可能是I2氧化SO32-