对实验过程中出现的异常现象进行探究，是实施素质教育、培养创新精神的有效途经。用下图实验装置进行铜与浓硫酸的反应，实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体

题文

对实验过程中出现的异常现象进行探究，是实施素质教育、培养创新精神的有效途经。
【实验1】用下图实验装置进行铜与浓硫酸的反应，实验中发现试管内除了产生白色硫酸铜固体外，在铜丝表面还有黑色固体甲生成，甲中可能含有黑色的CuO、CuS、Cu₂S。查阅资料：CuS和Cu₂S均为黑色固体，常温下都不溶于稀盐酸，在空气中煅烧，均转化为CuO和SO₂。为了探究甲的成分，该小组同学在收集到足够量的固体甲后，进行了如下实验：






（1）上述实验装置除了有尾气吸收装置外，还有一个显著的优点是                 。
（2）固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有             。
（3）确定乙是否煅烧完全的操作是                                            。
（4）煅烧过程中一定发生的化学反应方程式为                                  。
【实验2】某化学兴趣小组设计了如下实验装置（尾气吸收装置未画出），探究Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性强弱。



（5）根据下列实验操作和现象，填写实验结论。
实验操作
实验现象
结论
打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后关闭活塞a，点燃酒精灯。
D装置中：溶液变红
E装置中：水层溶液变黄， 振荡后，CCl₄层无明显变化。
Cl₂、Br₂、Fe³⁺的氧化性由强到弱的顺序为：
                       
 
（6）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了异常的变化：D装置中，红色慢慢褪去；E装置中，CCl₄层先由无色变为橙色，后颜色逐渐加深，直至变成红色。
为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：
ⅰ．(SCN)₂性质与卤素单质类似。氧化性：Cl₂＞(SCN)₂。
ⅱ．Cl₂和Br₂反应生成的BrCl呈红色，沸点约5℃，与水发生水解反应。
ⅲ．AgClO、AgBrO均可溶于水。
 
①请用平衡移动原理（结合化学用语）解释Cl₂过量时D中溶液红色褪去的原因____             ；
请设计简单实验证明上述解释                                          。
②欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO₃溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因                              。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（本题共12分）（1）在熄灭酒精灯后，B中的液体不会倒吸（1分）
（2）泥三角、坩埚（坩埚钳）（2分，坩埚钳不写不扣分）
（3）重复操作（再煅烧、冷却、称量），直至恒重（前后两次称量差不超过0.001g）。（2分）
（4）2CuS+3O₂

2CuO+2SO₂ （2分）  （5）Cl₂ ＞Br₂ ＞Fe³⁺（1分）
（6）①过量氯气和SCN ^–反应：2SCN^-+Cl₂→2Cl^-+(SCN)₂，使SCN^-浓度减小，则Fe³⁺ +3SCN^-

Fe(SCN)₃ 平衡逆向移动而褪色（2分）；取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则上述推测合理。(或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不变红，则上述推测合理。（其它合理答案也得分）（1分）
②BrCl + H₂O →HBrO + HCl反应只产生Cl^-，不产生Br^-（1分）

解析

（1）SO₂极易溶于水，所以容易引起倒吸。由于B装置和A装置之间连接有橡皮管，所以该装置的另外一个特点是在熄灭酒精灯后，B中的液体不会倒吸。
（2）固体灼烧应该在坩埚中进行，所以还需要的仪器有泥三角、坩埚（坩埚钳）。
（3）要检验固体灼烧是否完全的正确操作应该是重复操作（再煅烧、冷却、称量），直至恒重（前后两次称量差不超过0.001g）。
（4）由于固体乙灼烧后固体质量减少，所以固体乙中一定含有CuS，因为Cu₂S灼烧后固体质量不变，所以灼烧时反应的化学方程式是2CuS+3O₂

2CuO+2SO₂。
（5）A装置中产生氯气，D装置中溶液变红，这说明反应中有Fe^3＋生成，即氯气将亚铁离子转化为铁离子。E装置中水层溶液变黄，振荡后，CCl₄层无明显变化，这说明反应中氯气首先氧化亚铁离子，所以根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，氧化性强弱顺序是Cl₂ ＞Br₂ ＞Fe³⁺。
（6）①因为氧化性是Cl₂＞(SCN)₂，所以过量氯气和SCN^－反应：2SCN^-+Cl₂→2Cl^-+(SCN)₂，使SCN^-浓度减小，则可逆反应Fe³⁺+3SCN^-

Fe(SCN)₃ 平衡逆向移动而褪色。要证明上述结论，可以根据平衡移动原理，即取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则上述推测合理。(或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl₃溶液，若溶液不变红，则上述推测合理。
②由于过量的Cl₂和Br₂反应生成的BrCl，BrCl与水发生水解反应生成盐酸和次溴酸，反应的方程式是BrCl + H₂O →HBrO + HCl。反应只产生Cl^-，不产生Br^-，所以只能得到白色沉淀氯化银，得不到溴化银浅黄色沉淀。

考点

据考高分专家说，试题“对实验过程中出现的异常现象进行探究，是实.....”主要考查你对 [氧化性、还原性强弱的比较 ]考点的理解。

氧化性、还原性强弱的比较

氧化性：
是指物质得电子的能力。处于高价态的物质一般具有氧化性。
还原性：
是指物质失电子的能力，一般低价态的物质具有还原性。

氧化性，还原性强弱的比较方法：

(1)根据氧化还原反应方程式判断
氧化性：氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性
还原性：还原剂的还原性>还原产物的还原性
(2)根据金属（非金属）活动性顺序判断
①金属活动性顺序


②非金属活动性顺序

(3)根据与同一物质反应的难易（条件）判断：
当不同氧化剂作用于同一还原剂时，如氧化产物价态相同，可根据反应条件高低来进行判断。
例：



三个反应还原剂都是浓盐酸，氧化产物都是氯气，氧化剂分别是高锰酸钾、二氧化锰、氧气，有反应方程式可得，反应条件越来越难，可得结论：氧化性KMnO₄> MnO₂> O₂
(4)根据氧化产物的价态高低判断
当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时，可根据氧化产物价态高低来判断氧化剂氧化性的强弱。
例如：，
②非金属活动性顺序

(3)根据与同一物质反应的难易（条件）判断：
当不同氧化剂作用于同一还原剂时，如氧化产物价态相同，可根据反应条件高低来进行判断。
例：



三个反应还原剂都是浓盐酸，氧化产物都是氯气，氧化剂分别是高锰酸钾、二氧化锰、氧气，有反应方程式可得，反应条件越来越难，可得结论：氧化性KMnO₄> MnO₂> O₂
(4)根据氧化产物的价态高低判断
当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时，可根据氧化产物价态高低来判断氧化剂氧化性的强弱。
例如：，
，可得：氧化性Cl₂>S
注：不能通过氧化剂化合价降低的多少来判断氧化性的强弱。
(5)根据元素周期表判断
①同周期主族元素从左→右，金属单质还原性逐渐减弱（对应的阳离子的氧化性逐渐增强），非金属单质氧化性逐渐增强（对应的阴离子的还原性逐渐减弱）；
同主族元素从上→下，金属单质还原性逐渐增强（对应的阳离子的氧化性逐渐减弱），非金属单质氧化性逐渐减弱（对应的阴离子的还原性逐渐增强）。
注：元素在周期表中越是位于左下方，其单质的还原性越强，其阳离子的氧化性越弱；元素在周期表中越是位于右上方，其单质的氧化性越强，其阴离子的还原性越弱。
(6)根据原电池、电解池的电极反应判断氧化性、还原性的强弱 (根据这个规律也可判断原电池、电解池电极)
①两种不同金属构成原电池的两级：负极：金属电子流出，正极：金属电子流入
还原性：负极>正极
②用惰性电极电解混合溶液时，在阴极先放电的阳离子的氧化性较强，在阳极先放电的阴离子的还原性较强。
(7)根据物质浓度的大小比较：
具有氧化性（或还原性）的物质的浓度越大，其氧化性（还原性）越强，反之，其氧化性（还原性）越弱。例如：氧化性HNO₃(浓)>HNO₃(稀)；还原性 HCl(浓)>HCl(稀)
(8)根据氧化剂、还原剂性质的影响因素判断
①温度：一般温度高氧化剂的氧化性强（浓H₂SO₄与Cu常温不反应，加热则反应）。
②酸碱性：一般在酸性条件下氧化剂的氧化性增强。如KMnO₄在酸性条件下氧化能力更强；KClO₃能氧化浓盐酸中的Cl^- → Cl₂，而不能氧化NaCl中的Cl^-；又如在中性溶液中Fe²⁺与NO₃^-可共存但在H⁺存在的条件下Fe²⁺与NO₃^-不共存等。

知识扩展：

一般来说，同种元素形成的物质，元素价态越高，氧化性越强。例如：氧化性 KMnO₄>MnO₂，但是，也不完全按这个规律，比如 HClO>HClO₂>HClO₃>HClO₄，再有HNO₂>HNO_{3 。}这是因为：氧化性的强弱是看物质得失电子的难易程度，容易失电子的物质还原性强，容易得电子的物质氧化性强。次氯酸很不稳定，容易分解，得到盐酸和氧气（2HClO==2HCl+O₂），由此可知，次氯酸中氯元素很容易得电子，则氧化性强。亚硝酸只能存在于很稀的冷溶液中，溶液浓缩或加热时，很容易就分解成H₂O和N₂O₃，故HNO₂的氧化性更强。