Question

11．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，來(lái)探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱．
（1）【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：Fe²⁺和I^-的還原性一樣強(qiáng)．
【驗(yàn)證假設(shè)】
（2）利用以下裝置進(jìn)行試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)必需的裝置是：A→C→E（按氯氣流向的順序用序號(hào)書寫）
（3）實(shí)驗(yàn)開始后，控制通入少量氯氣，通過(guò)觀察溶液顏色的變化，不能（能或不能）判斷反應(yīng)的先后順序．
（4）請(qǐng)?jiān)诒碇刑顚憣?shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
取少量反應(yīng)的溶液置于A、B兩支試管中； 向A試管中滴加KSCN； 向B試管中滴加淀粉：	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

（5）該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是控制各反應(yīng)物的用量．該小組稱量1.52gFeSO₄（M=152g/mol）和1.66gKI（M=166g/mol）固體溶于水中，為了驗(yàn)證上述假設(shè)，通入的氯氣的體積最多不能超過(guò)0.112L．（標(biāo)準(zhǔn)狀況）
（6）有同學(xué)質(zhì)疑，上述實(shí)驗(yàn)只能驗(yàn)證氯氣分別與Fe²⁺和I^-反應(yīng)的速率的大�。�并不能證明Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱．于是提出另一驗(yàn)證方案：往KI溶液中滴加FeCl₃溶液，如果能發(fā)生反應(yīng)，就可證明二者的還原性強(qiáng)弱，該反應(yīng)的離子方程式是2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）【提出假設(shè)】依據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的：探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱得出假設(shè)內(nèi)容：Fe²⁺還原性比I^-強(qiáng)；I^-還原性比Fe²⁺強(qiáng)；
【驗(yàn)證假設(shè)】
（2）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”來(lái)連接儀器；
（3）碘水的顏色與三價(jià)鐵離子水溶液的顏色相差不大；
（4）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；
（5）依據(jù)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-計(jì)算1.52g 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1.66g KI固體被氧化需要的氯氣的物質(zhì)的量；
（6）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)回答．

解答 解：（1）【提出假設(shè)】依據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的：探究Fe²⁺和I^-的還原性強(qiáng)弱得出假設(shè)內(nèi)容：Fe²⁺還原性比I^-強(qiáng)；I^-還原性比Fe²⁺強(qiáng)，
故答案為：Fe²⁺還原性比I^-強(qiáng)；I^-還原性比Fe²⁺強(qiáng)；
【驗(yàn)證假設(shè)】
（2）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；
（3）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；
（4）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；
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

；
（5）1.52g FeSO₄固體的物質(zhì)的量為=$\frac{1.52g}{152g/mol}$=0.01mol，依據(jù)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，完全氧化二價(jià)鐵離子需要0.005mol氯氣，標(biāo)況下體積為：0.005mol×22.4L/mol=0.112L；
1.66g KI固體的物質(zhì)的量為=$\frac{1.66g}{166g/mol}$=0.01mol，依據(jù)2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，完全氧化碘離子需要0.005mol氯氣，標(biāo)況下體積為：0.005mol×22.4L/mol=0.112L，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)0.112L；
故答案為：0.112L；
（6）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，題目難度大，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．