Question

某化學小組在學習元素周期律知識后，對教材中Cl2將Fe2＋氧化成Fe3＋的實驗進一步思考，并提出問題：Cl2能將Fe2＋氧化成Fe3＋，那么Br2和I2能否將Fe2＋氧化成Fe3＋？

環節一：理論推測。

部分同學認為Br2和I2都能將Fe2＋氧化成Fe3＋，依據是____________________

_________________________________________________________________。

部分同學認為Br2和I2都不能將Fe2＋氧化成Fe3＋。還有同學認為Br2能將

Fe2＋氧化成Fe3＋，而I2不能，依據是同一主族從上到下鹵素單質的氧化性逐漸減弱。

環節二：設計實驗進行驗證。

向大試管中加入適量鐵粉，加入10 mL稀鹽酸，振蕩試管，充分反應后，鐵粉有剩余，取上層清液進行下列實驗。

實驗1：

試管	操作	現象
①	先向試管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向試管中滴加少量紅棕色的溴水，振蕩試管	溶液為 黃色
②	先向試管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向試管中滴加少量棕黃色的碘水，振蕩試管	溶液為 黃色

 

環節三：實驗現象的分析與解釋。

（1）甲同學認為試管①中的現象說明溴水能將Fe2＋氧化，反應的離子方程式為_________________________________________________________________。

乙同學認為應該補做實驗，才能得出甲同學的結論。請你幫助乙同學完成實驗：

實驗2：

操作	現象

 

（2）該小組同學對試管②中所得的溶液呈黃色的原因展開討論，并提出了兩種假設：

假設1：碘水與FeCl2溶液不反應，黃色是碘水稀釋后的顏色。

假設2.________________。

實驗3：進行實驗以判斷假設是否成立。

操作	現象
向試管②所得的溶液中繼續加入0.5 mL CCl4，充分振蕩，靜置一段時間。取出上層溶液，滴加KSCN溶液	靜置后，上層溶液幾乎無色，下層溶液為紫色；取上層溶液滴加KSCN溶液后，溶液呈淺紅色

 

丙同學認為實驗3的現象可以說明假設2成立，丁同學認為不嚴謹，于是設計了實驗4繼續探究。

實驗4：

操作	現象
向另一支試管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，滴加0.5 mL碘水后，再加入0.5 mL乙酸乙酯，充分振蕩，靜置一段時間。取出下層溶液，滴加KSCN溶液	靜置后，上層溶液為紫色，下層溶液幾乎無色；取下層溶液，向其中滴加KSCN溶液后，溶液沒有呈淺紅色

 

你認為實驗4中加入乙酸乙酯的主要目的是___________________________。

丁同學根據實驗4的現象得出結論：在本次實驗條件下，碘水與FeCl2溶液反應的程度很小。

（3）Cl2、Br2、I2氧化Fe2＋的能力逐漸減弱，從原子結構角度解釋原因：______________________________________________________________________。

 

Answer 1

環節一：均為ⅦA族元素，其單質的氧化性均較強環節三：（1）2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－

操作	現象
取少量試管①中的黃色溶液于試管③中，滴加少量KSCN溶液，振蕩	溶液變為紅色

 

（2）碘水與FeCl2溶液發生反應，FeCl3溶液呈黃色　亞鐵離子與空氣接觸會被氧化，加入的乙酸乙酯既可作萃取劑又能起到液封的作用，防止空氣對實驗產生干擾

（3）同一主族元素從上到下，原子核外的電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，氧化性逐漸減弱

【解析】由題給信息和實驗目的可知部分同學認為Br2和I2都能將Fe2＋氧化成Fe3＋的依據是這些單質均為ⅦA族元素的單質，氧化性均較強。

（1）實驗1的試管①中發生反應的離子方程式為2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－。由于甲同學的結論僅僅是根據溶液顏色的變化得出的，所以結論不一定可靠，必須通過實驗進行驗證，可探究該過程中是否有三價鐵離子生成，所以實驗的設計應是三價鐵離子的檢驗，故對應的方案為取少量試管①中的黃色溶液于試管③中，滴加少量KSCN溶液，振蕩，若溶液變為紅色則表明有三價鐵離子生成。

（2）可根據物質的顏色分析試管②中所得溶液呈黃色的可能原因，一是碘水的顏色，二是三價鐵離子的顏色。實驗方案的設計需從這兩個方面進行考慮，同時需要考慮亞鐵離子在空氣中容易被氧化成三價鐵離子，所以實驗的設計必須排除空氣的影響，即實驗4中加入乙酸乙酯的主要目的一是乙酸乙酯可作萃取劑，二是防止空氣中的氧氣將亞鐵離子氧化成三價鐵離子。