Question

12．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．
假設(shè)1：Fe²⁺還原性比I^-強(qiáng)．假設(shè)2：I^-還原性比Fe²⁺強(qiáng)．
選擇幾種裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)必需的裝置是A→C→E（按Cl₂氣流方向的順序填寫）．
（2）請(qǐng)?jiān)谙卤碇袑懗鰧?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)后的混合溶液分別置于A、B兩試管中：往A中滴加KSCN溶液；往B中滴加淀粉溶液	①A中溶液變紅，B中溶液不變藍(lán)， 則假設(shè)1成立． ②A中溶液不變紅，B中溶液變藍(lán)， 則假設(shè)2成立．

（3）為了實(shí)驗(yàn)成功，必須控制各物質(zhì)的量．該小組稱取1.52g FeSO₄固體，同時(shí)稱取1.66g KI固體，溶于水中配成混合溶液．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（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（4）有同學(xué)質(zhì)疑，上述實(shí)驗(yàn)中Cl₂量很難控制，無(wú)法驗(yàn)證Fe²⁺和I^-反應(yīng)的先后順序．于是提出另一方案：往KI溶液中滴入FeCl₃溶液，如果能發(fā)生反應(yīng)，即可證明I^-的還原性強(qiáng)于Fe²⁺．

Answer 1

分析 （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，有毒氣體要進(jìn)行尾氣處理；
（2）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；
（3）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；
（4）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，即最后需要通過(guò)NaOH溶液吸收多余的氯氣，所以必須的裝置A→C→E，
故答案為：C→E；
（2）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
	①A中溶液變紅，B中溶液不變藍(lán)， ②A中溶液不變紅，B中溶液變藍(lán)．

；
（3）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：0.05mol×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：0.112；
（4）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，所以需要的試劑為FeCl₃，
故答案為：FeCl₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和鐵的化合物的性質(zhì)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力，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．