③资料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42﹣>MnO4﹣,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性FeO42﹣>MnO4﹣,若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案,理由或方案:能说明,理由:FeO42﹣在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色是MnO4﹣的颜色,不能说明,方案:向紫色溶液b中滴加过量稀硫酸,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色。
【考点】U3:制备实验方案的设计
【分析】(1)①A为氯气发生装置,由高锰酸钾和浓盐酸反应制取得到Cl2,MnO4﹣被还原为Mn2+,Cl﹣被氧化为Cl2,据此写出反应的方程式;
②装置B为除杂装置,反应使用浓盐酸,浓盐酸会挥发产生HCl,使得产生的Cl2中混有HCl,需要除去HCl,可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的;
③C中得到紫色固体和溶液,紫色的为K2FeO4,在碱性条件下,Cl2可以氧化Fe(OH)3制取K2FeO4,还存在反应为Cl2和KOH反应;
(2)①i.方案I中加入KSCN溶液至过量,溶液呈红色,说明反应产生Fe3+,但该离子的产生不能判断一定K2FeO4将Cl﹣氧化,注意K2FeO4在碱性溶液中稳定,酸性溶液中快速产生O2,自身转化为Fe3+;
ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl﹣,使用KOH溶液溶出K2FeO4晶体,可以使K2FeO4稳定析出,并且除去ClO﹣离子,防止在酸性条件下ClO﹣和Cl﹣反应产生Cl2干扰实验;
②Fe(OH)3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42﹣,可以说明Cl2的氧化性大于FeO42﹣,而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42﹣的氧化性强弱关系相反,方案Ⅱ是FeO42﹣在酸性条件下氧化Cl﹣生成Cl2,注意两种反应体系所处酸碱性介质不一样;
③实验证明氧化性FeO42﹣>MnO4﹣,即证明FeO4﹣能将Mn2+氧化为MnO4﹣,MnO4﹣在溶液中显紫色,K2FeO4在碱性溶液中也显紫色,将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,FeO4﹣在酸溶液中立刻反应生成Fe3+和O2,据此分析。
【解答】解:(1)①A为氯气发生装置,由高锰酸钾和浓盐酸反应制取得到Cl2,MnO4﹣被还原为Mn2+,Cl﹣被氧化为Cl2,所以反应的方程式为:2MnO4﹣+10Cl﹣+16H+═5Cl2↑+2Mn2++8H2O,
故答案为:2MnO4﹣+10Cl﹣+16H+═5Cl2↑+2Mn2++8H2O;
②装置B为除杂装置,反应使用浓盐酸,浓盐酸会挥发产生HCl,使得产生的Cl2中混有HCl,需要除去HCl,可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的,所以装置B应为:
,
故答案为:
;
③C中得到紫色固体和溶液,紫色的为K2FeO4,在碱性条件下,Cl2可以氧化Fe(OH)3制取K2FeO4,还存在反应为Cl2和KOH反应,所以还发生的反应方程式为:Cl2+2KOH═KCl+KClO+H2O,故答案为:
Cl2+2KOH═KCl+KClO+H2O;
(2)①i.方案I中加入KSCN溶液至过量,溶液呈红色,说明反应产生Fe3+,
但该离子的产生不能判断一定K2FeO4将Cl﹣氧化,注意K2FeO4在碱性溶液中稳定,酸性溶液中快速产生O2,自身转化为Fe3+,发生反应为:4FeO42﹣+20H+═4Fe3++3O2↑+10H2O,
故答案为:Fe3+;4FeO42﹣+20H+═4Fe3++3O2↑+10H2O;
ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl﹣,使用KOH溶液溶出K2FeO4晶体,可以使K2FeO4稳定析出,同时考虑到K2FeO4表面可能吸附ClO﹣,ClO﹣在酸性条件下可与Cl﹣反应生成Cl2,从而干扰实验,所以用KOH溶液洗涤的目的是:使K2FeO4稳定溶出,并把K2FeO4表面吸附的ClO﹣除尽,防止ClO﹣与Cl﹣在酸性条件下反应产生Cl2,避免ClO﹣干扰实验,
故答案为:使K2FeO4稳定溶出,并把K2FeO4表面吸附的ClO﹣除尽,防止ClO﹣与Cl﹣在酸性条件下反应产生Cl2,避免ClO﹣干扰实验;
②Fe(OH)3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42﹣,可以说明Cl2的氧化性大于FeO42﹣,而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42﹣的氧化性强弱关系相反,方案Ⅱ是FeO42﹣在酸性条件下氧化Cl﹣生成Cl2,两种反应体系所处酸碱性介质不一样,所以可以说明溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱,
故答案为:溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱;
③MnO4﹣在溶液中显紫色,K2FeO4在碱性溶液中也显紫色,将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,FeO42﹣在酸溶液中立刻反应生成Fe3+和O2,作为K2FeO4的紫色褪去,则溶液中还显浅紫红色的一定为MnO4﹣,
若答不能说明,则是考虑到FeO4﹣在酸性条件下发生反应转化为Fe3+和O2,由于是加入足量的H2SO4,溶液酸性较强,Fe3+水解受到抑制,在水溶液中Fe3+以Fe(H2O)63+形式存在,颜色是浅紫色,则说明FeO42﹣并没有将Mn2+氧化为MnO4﹣而显浅紫色,可以设计方案:向紫色溶液b中滴加过量稀硫酸,观察溶液快速褪去还是显浅紫色,
故答案为:能说明,理由:FeO42﹣在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4﹣的颜色,
不能说明,方案:向紫色溶液b中滴加过量稀硫酸,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色。
【点评】本题以K2FeO4为背景,考查氧化还原方程式的书写、配平,穿插实验操作流程的分析,还考察氯及其氧化物的氧化还原反应,需要明确实验室制取Cl2的流程及其相关操作,题目整体难度中等,重在综合思维能力的考查,有助于培养综合分析问题的能力,还需注意题目所给信息的准确使用。