Question

某化学兴趣小组进行有关卤素及其化合物的制备和性质探究实验，请同学们参与他们的实验并回答下列问题。

【实验一】氯气的制备与性质

(1)用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并完成它与金属铁的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是_____（填字母序号）。

A.只有②和④   B.只有②    C.只有①和③   D.②③④

【实验二】卤素化合物的性质实验探究

已知氯化亚铁的熔点674℃、沸点1023℃；三氯化铁在100℃左右时升华，易溶于水并且有强烈的吸水性。在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生多种反应，如：12FeCl₂+3O₂2Fe₂O₃+8FeCl₃、4FeCl₂+3O₂2Fe₂O₃+4Cl₂等。该兴趣小组选用以下部分装置（夹持装置省略，装置不可重复选用）进行氯化亚铁与氧气反应产物的探究。

(2)实验装置的合理连接顺序为：A→____________→F。

(3)A装置中反应的化学方程式为________________。

(4)当加热装置中充分反应后，余下的固体是_________；本套实验装置的主要缺点是_____________。

(5)利用反应生成的FeCl₃设计实验证明Fe(OH)₃是弱碱，实验方案为____________。

【实验三】卤素化合物反应实验条件控制探究

(6)在不同实验条件下KClO₃可将KI氧化为I₂或KIO₃。该小组设计了一系列实验来研究反应条件对反应物的影响，其中某一实验的数据记录如下(实验控制在室温下进行)：

试管标号	1	2	3	4
0.20mol·L^-1KI溶液/mL	1.0	1.0	1.0	1.0
KClO3(s)/g	0.10	0.10	0.10	0.10
6.0mol/L^-1H2SO4/mL	0	3.0	6.0	9.0
蒸馏水/mL	9.0	6.0	3.0	0
实验现象

①该组实验的目的是________________________。

②设计1号试管实验的作用是_______________________。

③若2号试管实验现象为“反应后溶液呈黄色”，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为KCl，则此反应的离子方程式为__________________。

Answer

D D(E)→B→G→E(D) 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Fe3O4或氧化铁 B的出气导管和G的进气导管容易被氯化铁固体堵塞 取少量氯化铁固体加水溶解，用pH试纸（或pH计）测得溶液显酸性。 研究反应体现的酸碱度对反应产物的影响（探究硫酸的浓度对反应的影响或探究溶液酸性的强弱对反应的影响） 用作对照实验 ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O

【解析】(1)制备的Cl2要先用饱和食盐水除去HCl气体，再通过浓硫酸干燥，再通入金属，②中试剂用的NaOH溶液，错误；③中导气管应长进短出，错误；④不能密封故选D；(2)A制备O2，BFeCl2与O2反应，C密封，不合理，D干燥除去水蒸气，E干燥，防止外部空气中的水蒸汽进入反应装置，F可用于除去尾气，故实验装置的合理连接顺序为：A→ D(E)→B→G→E(D)→F；(3)A装置中反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；(4)反应生成的氧气浓度高，根据信息在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生多种反应，当加热装置中充分反应后，余下的固体是Fe3O4或氧化铁；三氯化铁在100℃左右时升华，冷却后易形成固体，本套实验装置的主要缺点是B的出气导管和G的进气导管容易被氯化铁固体堵塞。(5)利用反应生成的FeCl3设计实验证明Fe(OH)3是弱碱，可以利用FeCl3是强酸弱碱盐，水解之后呈酸性，具体操作为：取少量氯化铁固体加水溶解，用pH试纸（或pH计）测得溶液显酸性。(6)①从表中数据可以看出：0.20mol·L-1KI溶液的体积均相同，KClO3(s)的质量相同，H2SO4溶液和蒸馏水多少在变化，但H2SO4溶液和蒸馏水的总体积相同，所以该组实验的目的是研究反应体现的酸碱度对反应产物的影响（探究硫酸的浓度对反应的影响或探究溶液酸性的强弱对反应的影响）②1号试管里没有加酸，设计1号试管实验的作用是用作对照实验；③加入淀粉溶液显蓝色，说明I―被氧化，此反应的离子方程式为 ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。

点睛：本题考查物质的制备和实验设计，难度较大，(1)制备Cl2涉及到Cl2的制备、净化、收集、性质（与Fe反应），尾气的处理等知识，制备的Cl2要先用饱和食盐水除去HCl气体，再通过浓硫酸干燥，再通入金属，再进行尾气处理。卤素化合物的性质实验探究，三氯化铁在100℃左右时升华，冷却后易形成固体，是本题的难点，要充分理解题目所提供的信息。卤素化合物反应实验条件控制探究，设计空白实验，再改变酸的浓度，探究酸性对氧化还原反应的影响，考查氧化还原反应离子方程式的书写，是难点。