Question

17．對實驗過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進行探究，是實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的有效途經(jīng)．

【實驗1】用圖1實驗裝置進行銅與濃硫酸的反應(yīng)，實驗中發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)除了產(chǎn)生白色硫酸銅固體外，在
銅絲表面還有黑色固體甲生成，甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu₂S．查閱資料：CuS和Cu₂S均為黑色固體，常溫下都不溶于稀鹽酸，在空氣中煅燒，均轉(zhuǎn)化為CuO和SO₂．為了探究甲的成分，該小組同學在收集到足夠量的固體甲后，進行了如圖2實驗：
（1）上述實驗裝置除了有尾氣吸收裝置外，還有一個顯著的優(yōu)點是在熄滅酒精燈后，B中的液體不會倒吸．
（2）固體乙在空氣中煅燒時，使用的實驗儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外，還必須有泥三角、坩堝（坩堝鉗）．
（3）確定乙是否煅燒完全的操作是重復操作（再煅燒、冷卻、稱量），直至恒重（前后兩次稱量差不超過0.001g）．
（4）煅燒過程中一定發(fā)生的化學反應(yīng)方程式為2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$2CuO+2SO₂．
【實驗2】某化學興趣小組設(shè)計了如圖3實驗裝置（尾氣吸收裝置未畫出），探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性強弱．
（5）根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象，填寫實驗結(jié)論．

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸；然后關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈．	D裝置中：溶液變紅 E裝置中：水層溶液變黃，振蕩后，CCl4層無明顯變化．	Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由強到弱的順序為： Cl2＞Br2＞Fe3+

（6）因忙于觀察和記錄，沒有及時停止反應(yīng)，D、E中均發(fā)生了異常的變化：D裝置中，紅色慢慢褪去；E裝置中，CCl₄層先由無色變?yōu)槌壬�，后顏色逐漸加深，直至變成紅色．
為探究上述實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，小組同學查得資料如下：

�。�（SCN）2性質(zhì)與鹵素單質(zhì)類似．氧化性：Cl2＞（SCN）2． ⅱ．Cl2和Br2反應(yīng)生成的BrCl呈紅色，沸點約5℃，與水發(fā)生水解反應(yīng)． ⅲ．AgClO、AgBrO均可溶于水．

①請用平衡移動原理（結(jié)合化學用語）解釋Cl₂過量時D中溶液紅色褪去的原因過量氯氣和SCN^-反應(yīng)：2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡逆向移動而褪色；
請設(shè)計簡單實驗證明上述解釋取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則上述推測合理，或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不變紅，則上述推測合理．
②欲探究E中顏色變化的原因，設(shè)計實驗如下：用分液漏斗分離出E的下層溶液，蒸餾、收集紅色物質(zhì)，取少量，加入AgNO₃溶液，結(jié)果觀察到僅有白色沉淀產(chǎn)生．請結(jié)合化學用語解釋僅產(chǎn)生白色沉淀的原因BrCl+H₂O=HBrO+HCl反應(yīng)只產(chǎn)生Cl^-，不產(chǎn)生Br^-．

Answer 1

分析 （1）SO₂極易溶于水，所以容易引起倒吸，由于B裝置和A裝置之間連接有橡皮管，在熄滅酒精燈后，B中的液體不會倒吸；
（2）根據(jù)灼燒固體的操作方法判斷使用的儀器；
（3）灼燒時重復操作（再煅燒、冷卻、稱量），直至恒重即為煅燒完全；
（4）由于固體乙灼燒后固體質(zhì)量減少，所以固體乙中一定含有CuS，因為Cu₂S灼燒后固體質(zhì)量不變，據(jù)此寫出硫化銅灼燒時的化學方程式；
（5）D裝置中溶液變紅，這說明反應(yīng)中有Fe³⁺生成，則氯氣將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子；E裝置中水層溶液變黃，振蕩后，CCl₄層無明顯變化，這說明反應(yīng)中氯氣首先氧化亞鐵離子，據(jù)此判斷Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性由強到弱的順序；
（6）①因為氧化性是Cl₂＞（SCN）₂，所以過量氯氣和SCN^-反應(yīng)使SCN^-濃度減小，則可逆反應(yīng)Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡逆向移動而褪色；要證明上述結(jié)論，可以根據(jù)平衡移動原理進行判斷；
②由于過量的Cl₂和Br₂反應(yīng)生成的BrCl，BrCl與水發(fā)生水解反應(yīng)生成鹽酸和次溴酸，反應(yīng)中只產(chǎn)生Cl^-，不產(chǎn)生Br^-，所以得不到溴化銀淺黃色沉淀．

解答 解：（1）SO₂極易溶于水，所以容易引起倒吸，由于B裝置和A裝置之間連接有橡皮管，所以該裝置的另外一個特點是在熄滅酒精燈后，B中的液體不會倒吸，
故答案為：在熄滅酒精燈后，B中的液體不會倒吸；
（2）固體灼燒應(yīng)該在坩堝中進行，所以除了酒精燈外還需要的儀器有泥三角、坩堝（坩堝鉗），
故答案為：泥三角、坩堝（坩堝鉗）；
（3）要檢驗固體灼燒是否完全的正確操作方法為：重復操作（再煅燒、冷卻、稱量），直至恒重（前后兩次稱量差不超過0.001g），
故答案為：重復操作（再煅燒、冷卻、稱量），直至恒重（前后兩次稱量差不超過0.001g）；
（4）由于固體乙灼燒后固體質(zhì)量減少，所以固體乙中一定含有CuS，因為Cu₂S灼燒后固體質(zhì)量不變，所以灼燒時反應(yīng)的化學方程式是：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，
故答案為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$2CuO+2SO₂；
（5）A裝置中產(chǎn)生氯氣，D裝置中溶液變紅，這說明反應(yīng)中有Fe³⁺生成，即氯氣將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子；E裝置中水層溶液變黃，振蕩后，CCl₄層無明顯變化，這說明反應(yīng)中氯氣首先氧化亞鐵離子，所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性可知，氧化性強弱順序為：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺，
故答案為：Cl₂＞Br₂＞Fe³⁺；
（6）①因為氧化性是Cl₂＞（SCN）₂，所以過量氯氣和SCN^-反應(yīng)：2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則可逆反應(yīng)Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡逆向移動而褪色；要證明上述結(jié)論，可以根據(jù)平衡移動原理，即取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則上述推測合理．（或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不變紅，則上述推測合理，
故答案為：過量氯氣和SCN^-反應(yīng)：2SCN^-+Cl₂=2Cl^-+（SCN）₂，使SCN^-濃度減小，則Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃平衡逆向移動而褪色；取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則上述推測合理，或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不變紅，則上述推測合理；
②由于過量的Cl₂和Br₂反應(yīng)生成的BrCl，BrCl與水發(fā)生水解反應(yīng)生成鹽酸和次溴酸，反應(yīng)的方程式是BrCl+H₂O=HBrO+HCl．反應(yīng)只產(chǎn)生Cl^-，不產(chǎn)生Br^-，所以只能得到白色沉淀氯化銀，得不到溴化銀淺黃色沉淀，
故答案為：BrCl+H₂O=HBrO+HCl反應(yīng)只產(chǎn)生Cl^-，不產(chǎn)生Br^-．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，涉及銅和濃硫酸反應(yīng)的實驗探究、尾氣處理、儀器選擇、實驗條件控制、氧化還原反應(yīng)的有關(guān)判斷和應(yīng)用等知識，明確化學實驗基本操作方法及性質(zhì)實驗方案設(shè)計原則為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗?zāi)芰Γ?/p>