Question

18．某兴趣小组设计并进行了以下实验来制取氯水，并利新制用氯水完成实验．
（1）实验室拟用下列装置制备氯水，请按照气体从左向右流动的方向将仪器进行连接：
H→H→B、A→C、D→E（填接口处的符号）；广口瓶Ⅱ中的试剂为饱和食盐水．

（2）写出该实验中制取Cl₂的化学方程式为：2NaCl+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄+Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂↑
（3）某兴趣小组设计实验除去氯化钾中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等杂质离子，步骤如下：
A．溶解，在所得溶液中加入试剂至Fe³⁺、SO₄^2-沉淀完全，煮沸；
B．过滤，在滤液中加入盐酸调节pH；
C．加入足量的新制氯水（除Br^-）；蒸干灼烧．请回答问题：
（3）①步骤a中，依次加入的试剂是NH₃．H₂O、BaCl₂、KOH．
②步骤c中加入的试剂是足量的新制氯水．
（4）某研究性学习小组用KSCN检验FeSO₄溶液中的Fe²⁺时，加入过量浓HNO₃，溶液的颜色变红．但是将红色溶液放置一会则发现溶液由红色突然变为蓝色，并产生红棕色气体．对这一奇特现象同学们进行了以下探究．
[查阅资料]：
（SCN）₂称为拟卤素，性质与卤素单质相似，（SCN）₂、Cl₂、Br₂、I₂四种物质的氧化性强弱为：Cl₂＞Br₂＞（SCN）₂＞I₂．
[提出假设]：
①甲同学假设是FeSO₄与HNO₃作用；乙同学假设是SCN^-与HNO₃作用．
[实验验证]：
②大家经过理性分析，认为甲同学的假设不成立．理由是HNO₃过量，没有Fe²⁺剩余．
③根据乙同学的假设，设计了如下实验方案进行验证：向浓HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体．将产生的气体通入过量的Ba（OH）₂溶液，产生浑浊，并剩余一种气体（是空气中的主要成分之一）；向反应后的溶液中加入BaCl₂溶液产生白色沉淀．
则反应中产生的气体是：NO₂、CO₂、N₂
[实验结论]：乙同学假设正确．
[实验反思]：
④由实验可知：用SCN^-间接检验Fe²⁺时，加入的氧化剂除用HNO₃外还可以选择氯水等，通过该实验探究可知加入氧化剂的量必须要少量（填“少量”、“过量”）．

Answer 1

分析 （1）制备气体的仪器连接遵从发生装置→除杂装置→干燥装置→收集→尾气吸收的顺序，考虑制备氯气中含有HCl和水蒸气等杂质气体，所以先用排饱和食盐水法除去HCl，再用浓硫酸吸收水蒸气，再用向上排空气法收集，用碱吸收尾气，据此进行解答；
（2）根据图中的发生装置可知，该实验中采用了难挥发的硫酸制备挥发性的盐酸，再与二氧化锰制备氯气的方法；
（3）①加入的试剂是NH₃•H₂O可以使Fe³⁺沉淀除去，除去SO₄^2-需要加入Ba²⁺试剂，使之转化为BaSO₄沉淀除去，结合不引入过多杂质判断选用试剂；为了把NH₄⁺除去，可以加入强碱KOH；
②步骤c中除去的是杂质Br^-，所以加入新制氯水；
（4）①甲同学已经假设是FeSO₄与HNO₃作用，所以根据提供的资料可以猜测导致实验现象的可能是SCN^-和硝酸作用的结果；
②如果按照甲同学的假设分析，FeSO₄与HNO₃作用只会导致Fe²⁺被氧化为Fe³⁺最终和KSCN作用使溶液变红，且加入的浓HNO₃过量，不会出现溶液显红色后又变成蓝色；
③根据乙同学的假设，造成实验现象的是浓HNO₃和KSCN溶液作用的结果．根据物质中的元素组成分析，浓硝酸生成红棕色气体NO₂，SCN^-中产生的能使Ba（OH）₂溶液产生浑浊现象的气体不可能是SO₂，因为SO₂容易被强氧化剂氧化，所以只可能是CO₂，而S被氧化为SOSO₄^2-在反应后的溶液中，所以加入BaCl₂溶液能产生白色沉淀；剩余的空气主要成分的气体是N₂；
④用SCN^-间接检验Fe²⁺时，需要加入强氧化剂把Fe²⁺氧化才会出现无色变红色现象，但是根据上述中的实验经历，如果强氧化剂过量容易把用SCN^-氧化，使溶液红色消失变成蓝色；根据资料提供显示氧化性Cl₂＞（SCN）₂，所以氯气过量同样能氧化SCN^-，造成红色消失变成蓝色的现象，则加入氧化剂的量必须要少量．

解答 解：（1）制备气体的仪器连接遵从发生装置→除杂装置→干燥装置→收集→尾气吸收的顺序，考虑制备氯气中含有HCl和水蒸气等杂质气体，所以先用排饱和食盐水法除去HCl，再用浓硫酸吸收水蒸气，再用向上排空气法收集，用碱吸收尾气，满足该顺序，连接应为H→B、A→C、D→E，所以根据顺序可以得知广口瓶Ⅱ中的试剂为饱和食盐水，
故答案为：H→B、A→C、D→E；饱和食盐水；
（2）根据图中的发生装置可知，该实验中采用了难挥发的硫酸制备挥发性的盐酸，再与二氧化锰制备氯气的方法，所以方程式为：2NaCl+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄+Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+MnO₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnSO₄+Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂↑；
（3）①氯化钾中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等杂质离子，其中加入的试剂是NH₃•H₂O可以使Fe³⁺沉淀除去，除去SO₄^2-需要加入Ba²⁺试剂，使之转化为BaSO₄沉淀除去，为了不引入过多杂质，应选用阴离子相同的BaCl₂；为了把NH₄⁺除去，可以加入强碱KOH，所以步骤a中依次加入的试剂是NH₃•H₂O、BaCl₂、KOH，
故答案为：BaCl₂、KOH；
②步骤c中除去的是杂质Br^-，所以加入新制氯水，把Br^-转化为单质Br₂除去，
故答案为：足量的新制氯水；
（4）①甲同学已经假设是FeSO₄与HNO₃作用，所以根据提供的资料可以猜测导致实验现象的可能是SCN^-和硝酸作用的结果，所以乙同学假设是SCN^-与HNO₃作用，
故答案为：SCN^-；
②如果按照甲同学的假设分析，FeSO₄与HNO₃作用只会导致Fe²⁺被氧化为Fe³⁺最终和KSCN作用使溶液变红，且加入的浓HNO₃过量，不会出现溶液显红色后又变成蓝色，所以甲同学假设不成立，
故答案为：HNO₃过量，没有Fe²⁺剩余；
③根据乙同学的假设，造成实验现象的是浓HNO₃和KSCN溶液作用的结果．根据物质中的元素组成分析，浓硝酸生成红棕色气体NO₂，SCN^-中产生的能使Ba（OH）₂溶液产生浑浊现象的气体不可能是SO₂，因为SO₂容易被强氧化剂氧化，所以只可能是CO₂，而S被氧化为SOSO₄^2-在反应后的溶液中，所以加入BaCl₂溶液能产生白色沉淀；剩余的空气主要成分的气体是N₂，所以产生的气体依次是NO₂、CO₂、N₂，
故答案为：NO₂、CO₂、N₂；
④用SCN^-间接检验Fe²⁺时，需要加入强氧化剂把Fe²⁺氧化才会出现无色变红色现象，但是根据上述中的实验经历，如果强氧化剂过量容易把用SCN^-氧化，使溶液红色消失变成蓝色．根据资料提供显示氧化性Cl₂＞（SCN）₂，所以氯气过量同样能氧化SCN^-，造成红色消失变成蓝色的现象，所以加入氧化剂的量必须要少量，
故答案为：少量．

点评 本题考查的是探究性试验与实验室制备氯气、离子的除杂和亚铁离子的检验相结合的实验题，题目浓度较大，明确实验目的、实验原理为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．