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: 。
氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂，油类脱硫剂等，为获得纯净的氧化铜并探究其性质，某同学查找了溶度积数据并通过计算得到有关信息（见下表），用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：
| 物质 |
Fe(OH)2 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)3 |
| 完全沉淀时的pH范围 |
≥9.6 |
≥6.4 |
3～4 |
㈠制备氧化铜
⑴步骤Ⅰ的操作是加入水和少量硫酸溶解样品并过滤，目的是除去不溶性杂质，这一步骤中加酸的作用是。
⑵步骤Ⅱ的操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；待反应完全后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。
①这一步骤的目的是，
②写出加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式
③控制溶液pH=3.5的目的是，
⑶步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体，操作是，水浴加热烘干所得固体。水浴加热的特点是。
㈡探究氧化铜性质
⑴取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡，结论是。
⑵为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器或装置为。（填写序号）
将绿矾（FeSO4.7H2O）隔绝空气条件下强热分解，已知产物全部为氧化物，为探究绿矾分解的反应产物，某同学进行了以下实验：
实验一：为探究固体产物中Fe元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀H2SO4得到相应溶液，进行以下猜想和实验
| 猜想 |
实验操作 |
预期现象 |
| 猜想一：Fe元素只显______价 |
①向所得溶液中滴入KSCN溶液 ②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液 |
KSCN溶液无明显现象 |
| 猜想二;Fe元素只显______价 |
稀酸性KMnO4溶液颜色_____ |
|
| 猜想三：Fe元素既有+2价又有+3价 |
KSCN溶液呈______色 稀酸性KMnO4溶液颜色______ |
实验二：为进一步探究该反应的产物，进行了如下图所示的实验
①实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO2，其目的是
。
②装置图中C的作用是。
③该组同学称取了55.6克绿矾按如图装置进行试验，待绿矾分解完全后，测得D瓶中沉淀的质量为23.3克，根据这些数据，可以得知，绿矾分解的化学方程式为_____________
④该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是
单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450~500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下：①四氯化硅遇水极易水解；
②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
③有关物质的物理常数见下表：
| 物质 |
SiCl4 |
BCl3 |
AlCl3 |
FeCl3 |
PCl5 |
| 沸点/℃ |
57.7 |
12.8 |
— |
315 |
— |
| 熔点/℃ |
－70.0 |
－107.2 |
— |
— |
— |
| 升华温度/℃ |
— |
— |
180 |
300 |
162 |
请回答下列问题：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式_____________________________________。
（2）装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是____________；
装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________________。
（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的元素是_____________（填写元素符号）。
（4）为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2＋,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是：
5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋====5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
①滴定前是否要滴加指示剂？___（填“是”或“否”），请说明理由_________________
②某同学称取5.000g残留物后，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10－2 mol/LKMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是_______________。
(14分)黄铁矿（主要成分为FeS2）是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料。某化学学习小组对某黄铁矿石进行如下实验探究。
[实验一]测定硫元素的含量。
Ⅰ、将m1 g该黄铁矿样品放入如图所示装置（夹持和加热装置省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全。石英管中发生反应的化学方程式为：4FeS2 + 11O2
2Fe2O3 + 8SO2
Ⅱ、反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如下处理：
|
[实验二]测定铁元素的含量。
III、测定铁元素含量的实验步骤如图所示。
某化学小组利用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制取氯气，并利用氯气进行有关的探究实验，甲同学设计了如图所示的实验装置。
A B
（1）写出制取氯气反应的离子方程式 __________________________；装置中使用分液漏斗而不使用长颈漏斗的原因是_______________________________________
_____________________________________________________________________;
实验时为了除去氯气中的氯化氢气体，最好在A、B之间安装盛有试剂的净化装置。
（2）若用含有0、2molHCl的MnO2反应制氯气，制得Cl2体积(标准状况下)总是小于1、12L的原因。
（3）已知：H2CO3
H++HCO3- Ka1 =4．45×10-7
HCO3-H++CO32- Ka2=5．61×10-11
HClOH++ClO- Ka=2．95×10-8
请根据以上碳酸和次氯酸的电离常数，写出下列条件下发生反应的离子方程式：①将少量氯气通入过量的碳酸钠溶液中______________________________。
⑷乙同学认为甲同学的实验有缺陷，提出在位置后（填字母）增加一个装置，该装置中应加入试剂，其作用。