Question

某化学小组在学习元素周期律后,对教材中Fe²⁺氧化为Fe³⁺的实验进一步思考,并提出问题:Cl₂能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺,那么Br₂和I₂能否将Fe²⁺氧化为Fe³⁺?

环节一:理论推测

部分同学认为Br₂和I₂都可能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺,他们思考的依据是　                              。

部分同学认为Br₂和I₂都不能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺,还有同学认为Br₂能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺而I₂不能。他们思考的依据是从上到下卤素单质氧化性减弱。

环节二:设计实验进行验证

在大试管中加适量铁粉,加入10 mL稀盐酸,振荡试管,充分反应后,铁粉有剩余,取上层清液进行下列实验。

实验1:

试管	操作	现象
①	先向试管中加入2 mL FeCl2溶液,再滴加少量红棕色的溴水,振荡试管	溶液为黄色
②	先向试管中加入2 mL FeCl2溶液,再滴加少量棕黄色的碘水,振荡试管	溶液为黄色

环节三:实验现象的分析与解释

(1)同学甲认为①中现象说明溴水能将Fe²⁺氧化,离子方程式为　                                        。

同学乙认为应该补充实验,才能得出同学甲的结论。请你帮助同学乙完成实验:

实验2:

操作	应该观察到的现象

(2)该小组同学对②中溶液呈黄色的原因展开了讨论:

可能1:碘水与FeCl₂溶液不反应,黄色是碘水稀释后的颜色。

可能2:　                                                            。

实验3:进行实验以确定可能的原因。

操作	现象
向试管②所得溶液中继续加入0.5 mL CCl4,充分振荡,静置一段时间后。取出上层溶液,滴加KSCN溶液	静置后,上层溶液几乎无色,下层溶液为紫色;上层溶液滴加KSCN溶液后,出现浅红色

同学丙认为该实验现象可以说明是“可能2”成立,同学丁认为不严谨,于是设计了实验4:

实验4:

操作	现象
向另一支试管中加入2 mL FeCl2溶液,滴加0.5 mL碘水后,再加入0.5 mL乙酸乙酯,充分振荡,静置一段时间后。取出下层溶液,滴加KSCN溶液	静置后,上层液为紫色,下层液几乎无色;下层溶液滴加KSCN溶液后,没有出现浅红色

你认为实验4设计的主要目的是                                                                　。

同学丁根据实验4现象得出结论:在本次实验条件下,碘水与FeCl₂溶液反应的程度很小。

(3)Cl₂、Br₂、I₂氧化Fe²⁺的能力逐渐减弱,用原子结构解释原因:                                                                                      。

Answer

环节一:均为ⅦA族单质,氧化性均较强

环节三:(1)2Fe2++Br22Fe3++2Br-

操作

应该观察到的现象

取少量①中的黄色溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,振荡

溶液变为红色

(2)可能2:碘水与FeCl2溶液发生反应,黄色是Fe3+溶液的颜色。

Fe2+与空气接触会被氧化,加入乙酸乙酯既可作为萃取剂又能起到液封的作用,这样可以减少空气对实验的影响。

(3)同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,氧化性减弱。

【解析】环节一:Cl2、Br2和I2同为ⅦA族的单质,而ⅦA族的单质都有较强的氧化性。

环节三:(1)2Fe2++Br22Fe3++2Br-,因为较稀的溴水和碘水也都是黄色的,所以为了证明甲同学的结论正确,还需要进行Fe3+的检验,可以选用KSCN溶液。

(2)碘水与FeCl2溶液发生了反应,黄色是Fe3+溶液的颜色。

即使碘水不与FeCl2溶液发生反应,经萃取后FeCl2溶液在上层,被空气中的O2氧化成了FeCl3,为了避免该种情况的出现,实验4用乙酸乙酯作保护剂。

(3)Cl2、Br2、I2都是同一主族的元素形成的单质,同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,氧化性减弱。