Question

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→　　　_____________（填接口處的符號）；廣口瓶Ⅱ中的試劑為　　　　　　　　　。

（2）寫出該實驗中制取Cl₂的化學方程式為：___________________________________
（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_____（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、_________、_________。
②步驟c中加入的試劑是__________________。
（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)現溶液由紅色突然變?yōu)樗{色，并產生紅棕色氣體。對這一奇特現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______與HNO₃作用。
［實驗驗證］：
②大家經過理性分析，認為甲同學的假設不成立。理由是________________________。
③根據乙同學的假設，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象，一段時間后溶液慢慢變紅色至深色，突然劇烈反應產生大量氣泡，放出紅棕色氣體。將產生的氣體通入過量的Ba(OH)₂溶液，產生渾濁，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溶液產生白色沉淀。
則反應中產生的氣體是：_______________________________
［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_______（填“少量”、“過量”）。

Answer 1

（1）H→B、A→C、D→E （2分）飽和食鹽水（2分）
（2）2NaCl + MnO₂ +2 H₂SO₄ = MnSO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O + Cl₂↑（加熱） （2分）
（3）①BaCl₂（1分） KOH （1分）
②足量的新制氯水 （2分）
（4）①SCN^-（1分）
②HNO₃過量，沒有Fe²⁺剩余 （1分）
③NO₂、CO₂、N₂（3分）
④少量（1分）

解析試題分析: （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，滿足該順序，連接應為H→B、A→C、D→E，所以根據順序可以得知廣口瓶Ⅱ中的試劑為飽和食鹽水。
（2）根據圖中的發(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 +2 H₂SO₄ = MnSO₄ + Na₂SO₄ + 2H₂O + Cl₂↑（加熱）。
（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。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。
（4）①甲同學已經假設是FeSO₄與HNO₃作用 ，所以根據提供的資料可以猜測導致實驗現象的可能是SCN-和硝酸作用的結果，所以乙同學假設是SCN-與HNO₃作用。
②如果按照甲同學的假設分析，FeSO₄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，不會出現溶液顯紅色后又變成藍色，所以甲同學假設不成立。
③根據乙同學的假設，造成實驗現象的是濃HNO₃和KSCN溶液作用的結果。根據物質中的元素組成分析，濃硝酸生成紅棕色氣體NO2，SCN-中產生的能使Ba(OH)₂溶液產生渾濁現象的氣體不可能是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SO42-在反應后的溶液中，所以加入BaCl₂溶液能產生白色沉淀；剩余的空氣主要成分的氣體是N2，所以產生的氣體依次是NO₂、CO₂、N₂ 。
④用SCN^-間接檢驗Fe²⁺時，需要加入強氧化劑把Fe2+氧化才會出現無色變紅色現象，但是根據上述中的實驗經歷，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象，所以加入氧化劑的量必須要少量。
考點：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。