Question

4．某研究性學習小組設想將少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的還原性強弱．

【提出假設】假設1：Fe²⁺還原性比I^-強．假設2：I^-還原 性比Fe²⁺強．假設3：一樣強
【驗證假設】（1）設計如下幾種裝置進行實驗：
實驗 必須的裝置是A→C→E（按Cl₂氣流方向的順序填寫）
（2）實驗開始后，控制通入 少量氯氣，通過觀察混合溶液顏色的變化不能（填“能”或“不能”）判斷反應的先后順序．
（3）請在下表中寫出實驗步驟及預期現(xiàn)象和結論．

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
取少量反應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1成立． ②若A不變色，B變藍色則假設2成立． ③若A變紅色、B變藍色 則假設3成立．

（4）為了實驗成功，必須控制各物質的量．該小組稱取3.04gFeSO₄，同時稱取3.32gKI固體，溶于水中．為了驗證上述假設，通入的Cl₂體積 最多不能超過0.224L（標準狀況）．
【思考與交流】
（5）有同學質疑，上述實驗只能驗證Cl₂分別與Fe²⁺和I^-反應的速率大小，并不能證明Fe²⁺和I^-還原性的強弱．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，即可證明I^-的還原性強于Fe²⁺，該反應的離子方程式是2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺．

Answer 1

分析 本題是利用氧化還原反應的先后規(guī)律，探究Fe²⁺和I^-的還原性強弱，其原理是利用實驗室制得的氯氣通入到含有Fe²⁺和I^-的混合溶液中，通過檢驗反應后的溶液里得到的是Fe³⁺還是碘單質來推測二者的還原性強弱，其中Fe³⁺可利用KSCN溶液檢驗若有溶液顯血紅色，碘單質可利用淀粉溶液來檢驗，若有現(xiàn)象是溶液變藍色，據(jù)此作答；
（1）依據(jù)實驗的目的“將少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的還原性強弱”解答；
（2）碘水的顏色與三價鐵離子水溶液的顏色相差不大；
（3）三價鐵離子遇到KSCN溶液顯紅色，淀粉遇到碘變藍色，當通入少量的氯氣時，如果二價鐵離子先反應被氧化物三價鐵離子，則加入KSCN溶液顯紅色，
碘離子此時未反應，加入淀粉后不變藍色；如果碘離子先反應被氧化為單質碘，則加入淀粉變藍色，二價鐵離子此時未反應，加入KSCN溶液不變紅色；
（4）依據(jù)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-計算3.04g FeSO₄固體中二價鐵離子被氧化需要的氯氣的物質的量，依據(jù)2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，計算3.32g KI固體被氧化需要的氯氣的物質的量；
（5）依據(jù)氧化還原反應中還原劑的還原性大于還原產物的還原性來判斷．

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

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
KSCN； 淀粉	①A變紅色，B不變色， ②A不變色，B變藍色． ③A變紅色、B變藍色

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

點評 本題為實驗題，考查了二價鐵離子與碘離子還原性強弱的比較，題目難度中等，明確反應的實質和氧化還原反應的先后規(guī)律是解題的關鍵．