Question

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

環節一：理論推測

部分同學認為Br₂和I₂都可能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，他們思考的依據是         。

部分同學認為Br₂和I₂都不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，還有同學認為Br₂能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺而I₂不能。他們思考的依據是從上到下鹵素單質氧化性減弱。

環節二：設計實驗進行驗證

在大試管中加適量鐵粉，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 FeCl2溶液，再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 FeCl2溶液，再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）同學甲認為①中現象說明溴水能將Fe²⁺氧化，離子方程式為        。

同學乙認為應該補充實驗，才能得出同學甲的結論。請你幫助同學乙完成實驗：

實驗2：

操作	應該觀察到的現象

 

（2）該小組同學對②中溶液呈黃色的原因展開了討論：

可能1：碘水與FeCl₂溶液不反應，黃色是碘水稀釋后的顏色。

可能2：              。

實驗3：進行實驗以確定可能的原因。

操作	現象
向試管②所得溶液中繼續加入0.5 mLCCl4，充分振蕩，靜置一段時間后。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；上層溶液滴加KSCN 溶液后，出現淺紅色

 

同學丙認為該實驗現象可以說明是“可能2”成立，同學丁認為不嚴謹，于是設計了實驗4：

實驗4：

操作	現象
向另一支試管中加入2 mL FeCl2溶液，滴加0.5mL碘水后，再加入0.5mL 乙酸乙酯，充分振蕩，靜置一段時間后。取出下層溶液，滴加KSCN 溶液	靜置后，上層液為紫色，下層液幾乎無色；下層溶液滴加KSCN溶液后，沒有出現淺紅色

 

你認為實驗4設計的主要目的是              。

同學丁根據實驗4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，用原子結構解釋原因：         。

 

Answer 1

【答案】

（12分）

環節一：均為第七主族單質，氧化性均較強   （2分）（表述合理給分）

環節三：

（1） 2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-    （2分）

操作	應該觀察到的現象
取少量①的黃色溶液于試管中，滴加少量KSCN溶液，振蕩， （1分）	溶液變為紅色 （1分）

 

（2）可能2：碘水與FeCl₂溶液發生反應，但FeCl₃溶液也是黃色的，所以沒有明顯現象。

（2分）（表述合理給分）

亞鐵離子與空氣接觸會被氧化，加入乙酸乙酯既可作為萃取劑又能起到液封的作用，減少空氣對實驗的影響。（2分）（表述合理給分）

（3）同一主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，氧化性減弱。（2分）（表述合理給分）

【解析】

試題分析：環節一：根據元素周期律，以Cl₂為類比對象，敘述合理即可，故答案：均為第七主族單質，氧化性均較強   （2分）（表述合理給分）

環節三：

類比Cl₂，Br₂作氧化劑，發生的反應 2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-  ，故答案：2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-   （2分）

實驗一中無法確定是否含有Fe^3＋ ,需用SCN^― 溶液檢驗，故答案：

操作	應該觀察到的現象
取少量①的黃色溶液于試管中，滴加少量KSCN溶液，振蕩， （1分）	溶液變為紅色 （1分）

 

（2）可能2：碘水和Fe^3＋ 溶液都是黃色，所以可能是碘水與FeCl₂溶液發生反應，但現象不明顯，答案：碘水與FeCl₂溶液發生反應，但FeCl₃溶液也是黃色的，所以沒有明顯現象。（2分）（表述合理給分）

Fe^2＋ 具有較強的還原性，在實驗中要消除空氣中氧氣對實驗帶來的影響，所用的萃取劑密度比水小更合理，既作萃取劑，又起液封的作用，故答案：亞鐵離子與空氣接觸會被氧化，加入乙酸乙酯既可作為萃取劑又能起到液封的作用，減少空氣對實驗的影響。（2分）（表述合理給分）

（3）結構決定性質，同一主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多，是Cl₂、Br₂、I₂氧化性逐漸減弱的根本原因，故答案：同一主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，氧化性減弱。（2分）（表述合理給分）

考點：實驗探究、元素及其化合物、元素周期律