Question

4．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)想將少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱．

【提出假設(shè)】假設(shè)1：Fe²⁺還原性比I^-強(qiáng)．假設(shè)2：I^-還原 性比Fe²⁺強(qiáng)．假設(shè)3：一樣強(qiáng)
【驗(yàn)證假設(shè)】（1）設(shè)計(jì)如下幾種裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn) 必須的裝置是A→C→E（按Cl₂氣流方向的順序填寫(xiě)）
（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，控制通入 少量氯氣，通過(guò)觀察混合溶液顏色的變化不能（填“能”或“不能”）判斷反應(yīng)的先后順序．
（3）請(qǐng)?jiān)谙卤碇袑?xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
取少量反應(yīng)后的混合溶液分置于A、B兩試管中； 往A中滴加KSCN溶液； 往B中滴加淀粉溶液．	①若A變紅色，B不變色則假設(shè)1成立． ②若A不變色，B變藍(lán)色則假設(shè)2成立． ③若A變紅色、B變藍(lán)色 則假設(shè)3成立．

（4）為了實(shí)驗(yàn)成功，必須控制各物質(zhì)的量．該小組稱(chēng)取3.04gFeSO₄，同時(shí)稱(chēng)取3.32gKI固體，溶于水中．為了驗(yàn)證上述假設(shè)，通入的Cl₂體積 最多不能超過(guò)0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
【思考與交流】
（5）有同學(xué)質(zhì)疑，上述實(shí)驗(yàn)只能驗(yàn)證Cl₂分別與Fe²⁺和I^-反應(yīng)的速率大小，并不能證明Fe²⁺和I^-還原性的強(qiáng)弱．于是提出另一方案：往KI溶液中滴入某溶液，如果能發(fā)生反應(yīng)，即可證明I^-的還原性強(qiáng)于Fe²⁺，該反應(yīng)的離子方程式是2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺．

Answer 1

分析 本題是利用氧化還原反應(yīng)的先后規(guī)律，探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱，其原理是利用實(shí)驗(yàn)室制得的氯氣通入到含有Fe²⁺和I^-的混合溶液中，通過(guò)檢驗(yàn)反應(yīng)后的溶液里得到的是Fe³⁺還是碘單質(zhì)來(lái)推測(cè)二者的還原性強(qiáng)弱，其中Fe³⁺可利用KSCN溶液檢驗(yàn)若有溶液顯血紅色，碘單質(zhì)可利用淀粉溶液來(lái)檢驗(yàn)，若有現(xiàn)象是溶液變藍(lán)色，據(jù)此作答；
（1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的“將少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱”解答；
（2）碘水的顏色與三價(jià)鐵離子水溶液的顏色相差不大；
（3）三價(jià)鐵離子遇到KSCN溶液顯紅色，淀粉遇到碘變藍(lán)色，當(dāng)通入少量的氯氣時(shí)，如果二價(jià)鐵離子先反應(yīng)被氧化物三價(jià)鐵離子，則加入KSCN溶液顯紅色，
碘離子此時(shí)未反應(yīng)，加入淀粉后不變藍(lán)色；如果碘離子先反應(yīng)被氧化為單質(zhì)碘，則加入淀粉變藍(lán)色，二價(jià)鐵離子此時(shí)未反應(yīng)，加入KSCN溶液不變紅色；
（4）依據(jù)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-計(jì)算3.04g FeSO₄固體中二價(jià)鐵離子被氧化需要的氯氣的物質(zhì)的量，依據(jù)2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，計(jì)算3.32g KI固體被氧化需要的氯氣的物質(zhì)的量；
（5）依據(jù)氧化還原反應(yīng)中還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性來(lái)判斷．

解答 解：（1）要想探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱，應(yīng)將制取的氯氣通入到含有Fe²⁺和I^-的溶液中，氯氣有毒應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，所以必須的裝置A→C→E，故答案為：C→E；
（2）碘水的顏色與三價(jià)鐵離子水溶液的顏色相差不大，所以不能通過(guò)觀察顏色來(lái)比較反應(yīng)的先后順序，故答案為：不能；
（3）三價(jià)鐵離子遇到KSCN溶液顯紅色，淀粉遇到碘變藍(lán)色，當(dāng)通入少量的氯氣時(shí)，如果二價(jià)鐵離子先反應(yīng)被氧化物三價(jià)鐵離子，則加入KSCN溶液顯紅色，
碘離子此時(shí)為反應(yīng)，加入淀粉后不變藍(lán)色；如果碘離子先反應(yīng)被氧化為單質(zhì)碘，則加入淀粉變藍(lán)色，二價(jià)鐵離子此時(shí)未反應(yīng)，加入KSCN溶液不變紅色；
若滴加KSCN溶液變紅色，滴加淀粉變藍(lán)色，則說(shuō)明Fe²⁺和I^-都被氧化，二者一樣強(qiáng)；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
KSCN； 淀粉	①A變紅色，B不變色， ②A不變色，B變藍(lán)色． ③A變紅色、B變藍(lán)色

；
（4）1.52g FeSO₄固體的物質(zhì)的量為$\frac{3.04g}{152g/mol}$=0.02mol，依據(jù)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，完全氧化二價(jià)鐵離子需要0.01mol氯氣，標(biāo)況下體積為：0.01mol×22.4L/mol=0.224L；
1.66g KI固體的物質(zhì)的量為$\frac{3.32g}{166g/mol}$=0.02mol，依據(jù)2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，完全氧化碘離子需要0.01mol氯氣，標(biāo)況下體積為：0.01mol×22.4L/mol=0.224L，所以為了驗(yàn)證上述假設(shè)，通入的Cl₂體積最多不能超過(guò)0.224L；
故答案為：0.224；
（5）氯化鐵與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式為：2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺，反應(yīng)中碘離子碘元素化合價(jià)升高，碘離子作用還原劑，三價(jià)鐵離子化合價(jià)降低被還原，二價(jià)鐵離子為還原產(chǎn)物，依據(jù)氧化還原反應(yīng)中還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，可知碘離子的還原性強(qiáng)于二價(jià)鐵離子，同種氧化劑與多種還原劑反應(yīng)，還原性強(qiáng)的優(yōu)先反應(yīng)，所以可以確定氯氣與Fe²⁺和I^-反應(yīng)的先后順序，故答案為：2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題為實(shí)驗(yàn)題，考查了二價(jià)鐵離子與碘離子還原性強(qiáng)弱的比較，題目難度中等，明確反應(yīng)的實(shí)質(zhì)和氧化還原反應(yīng)的先后規(guī)律是解題的關(guān)鍵．