Question

某研究性学习小组设想将少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液，来探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱．
【提出假设】
假设1：

 

；
假设2：

 

；
假设3：Fe²⁺和I^-的还原性一样强．
【验证假设】
1 利用如图装置进行试验，
实验必需的装置是：A

 

（按氯气流向的顺序用序号书写）
（2）实验开始后，控制通入少量氯气，通过观察溶液颜色的变化，

 

（能或不能）判断反应的先后顺序．
（3）请在下表中填写实验步骤及预期现象与结论．

实验步骤	预期现象与结论
取少量反应的溶液置于A、B两支试管中； 向A试管中滴加   ； 向B试管中滴加   ：	①若     则假设1成立 ②若     则假设2成立 ③若     则假设3成立

（4）该实验成功的关键是控制各反应物的用量．该小组称量1.52g FeSO₄（M=152g/mol）和1.66gKI（M=166g/mol）固体溶于水中，为了验证上述假设，

 

通入的氯气的体积最多不能超过

 

．（标准状况）
（5）有同学质疑，上述实验只能验证氯气分别与Fe²⁺和I^-反应的速率的大小．并不能证明Fe²⁺和I^-的还原性强弱．于是提出另一验证方案：往KI溶液中滴加

 

溶液，如果能发生反应，就可证明二者的还原性强弱，该反应的离子方程式是

 

．

Answer 1

考点：氧化性、还原性强弱的比较

专题：实验探究和数据处理题

分析：【提出假设】依据实验的目的：探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱得出假设内容：Fe²⁺还原性比I^-强；I^-还原性比Fe²⁺强；
【验证假设】
（1）依据实验的目的“将少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱”来连接仪器；
（2）碘水的颜色与三价铁离子水溶液的颜色相差不大；
（3）三价铁离子遇到KSCN溶液显红色，淀粉遇到碘变蓝色，当通入少量的氯气时，如果二价铁离子先反应被氧化物三价铁离子，则加入KSCN溶液显红色，
碘离子此时为反应，加入淀粉后不变蓝色；如果碘离子先反应被氧化为单质碘，则加入淀粉变蓝色，二价铁离子此时未反应，加入KSCN溶液不变红色；
（4）依据2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-计算1.52g FeSO₄固体中二价铁离子被氧化需要的氯气的物质的量，依据2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，计算1.66g KI固体被氧化需要的氯气的物质的量；
（5）依据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性来回答．

解答： 解：【提出假设】依据实验的目的：探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱得出假设内容：Fe²⁺还原性比I^-强；I^-还原性比Fe²⁺强，故答案为：Fe²⁺还原性比I^-强；I^-还原性比Fe²⁺强；
【验证假设】
（1）要想探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱，应将制取的氯气通入到含有Fe²⁺和I^-的溶液中，氯气有毒应进行尾气处理，所以必须的装置A→C→E；
故答案为：→C→E；
（2）碘水的颜色与三价铁离子水溶液的颜色相差不大，所以不能通过观察颜色来比较反应的先后顺序，故答案为：不能；
（3）三价铁离子遇到KSCN溶液显红色，淀粉遇到碘变蓝色，当通入少量的氯气时，如果二价铁离子先反应被氧化物三价铁离子，则加入KSCN溶液显红色，
碘离子此时为反应，加入淀粉后不变蓝色；如果碘离子先反应被氧化为单质碘，则加入淀粉变蓝色，二价铁离子此时未反应，加入KSCN溶液不变红色；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
KSCN； 淀粉	①A变红色，B不变色 ②A不变色，B变蓝色 ③A变红色，B变蓝色

；
（4）1.52g FeSO₄固体的物质的量为=

1.52g

152g/mol

=0.01mol，依据2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，完全氧化二价铁离子需要0.005mol氯气，标况下体积为：0.005mol×22.4L/mol=0.112L；
1.66g KI固体的物质的量为=

1.66g

166g/mol

=0.01mol，依据2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，完全氧化碘离子需要0.005mol氯气，标况下体积为：0.005mol×22.4L/mol=0.112L，所以为了验证上述假设，通入的Cl₂体积最多不能超过0.112L；
故答案为：0.112L；
（5）氯化铁与碘化钾反应的离子方程式为：2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺，反应中碘离子碘元素化合价升高，碘离子作用还原剂，三价铁离子化合价降低被还原，二价铁离子为还原产物，依据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可知碘离子的还原性强于二价铁离子，同种氧化剂与多种还原剂反应，还原性强的优先反应，所以可以确定氯气与Fe²⁺和I^-反应的先后顺序．故答案为：FeCl₃；2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺．

点评：本题为实验题，考查了二价铁离子与碘离子还原性强弱的比较，题目难度大，明确反应的实质和氧化还原反应的先后规律是解题的关键．