Question

某同学对Cl₂与KI溶液的反应进行了实验探究。反应装置如下：

通入氯气一段时间，KI溶液变为黄色。继续通入氯气一段时间后，溶液黄色褪去，变为无色。继续通入氯气，最后溶液变为浅黄绿色。
（1）已知I₂＋I^－ I₃^－ ，I₂、I₃^－在水中均呈黄色。为确定黄色溶液的成分，进行了以下实验。

	操作	实验现象
a	取2~3 mL黄色溶液，加入足量CCl4， 振荡静置。	CCl4层呈紫红色， 水层显浅黄色。
b	取2~3 mL饱和碘水，加入足量CCl4， 振荡静置。	CCl4层呈紫红色，水层几近无色。

 
① 实验b的目的是                                          。
② 根据实验a中，水层中含有的粒子有                         。
③ 实验a中水溶液颜色变浅的原因是                                 。
④ 为保证实验的严谨性，在实验a、b的基础上，需补充一个实验，该实验为       。
（2）通入氯气，溶液由黄色变为无色，是因为氯气将I₂氧化。已知1 mol Cl₂可氧化0．2 mol I₂，该反应的化学方程式是                                 。
（3） 根据上述实验，请预测向淀粉-KI溶液中持续通入氯气，可能观察到的现象为               。

Answer 1

（1）① 对比实验，证明实验a中水层显浅黄色是因为存在I₂＋I^－ I₃^－平衡，不是单一的I₂浓度降低所导致的。（2分）
② I₂、I^－、I₃^－、Cl^－、K⁺（可不写H₂O、H⁺、OH^－）（2分）
③ 由于萃取使水溶液中I₂浓度降低，同时I₂＋I^－ I₃^－平衡逆向向移动，I₃^－浓度也降低，导致水溶液颜色变浅。（2分）
④ 取2~3 mL KI溶液，滴加少量的氯水（或通入少量氯气，或加入少量碘单质），再加入足量CCl₄， 振荡静置，观察到水层是否为黄色。（2分）
【或取少量实验a的水层溶液滴加AgNO₃溶液，观察是否有黄色沉淀生成。或取少量实验a的水层溶液淀粉溶液，观察是否变蓝。】
（2）I₂＋5Cl₂＋6H₂O 10H Cl+2 H IO₃（2分）
（3）溶液先变蓝后褪色（1分）

试题分析：（1）① 实验b的目的是对比实验，证明实验a中水层显浅黄色是因为存在I₂＋I^－ I₃^－平衡，不是单一的I₂浓度降低所导致的。
② 根据实验a中，取2~3 mL黄色溶液，加入足量CCl₄， 振荡静置。因为KI＋Cl₂2KCl＋I₂，水层中，含有含有Cl^－、K⁺，水层显浅黄色，说明存在I₂＋I^－ I₃^－，对可逆反应I₂、I^－、I₃^－均存在；
③ 实验a中水溶液颜色变浅的原因是由于萃取使水溶液中I₂浓度降低，同时I₂＋I^－ I₃^－平衡逆向向移动，I₃^－浓度也降低，导致水溶液颜色变浅。
④ 为保证实验的严谨性，在实验a、b的基础上，需补充检验I^－或I₂的实验，所以答案是取2~3 mL KI溶液，滴加少量的氯水（或通入少量氯气，或加入少量碘单质），再加入足量CCl₄， 振荡静置，观察到水层是否为黄色。（或取少量实验a的水层溶液滴加AgNO₃溶液，观察是否有黄色沉淀生成。或取少量实验a的水层溶液淀粉溶液，观察是否变蓝。）
（2）已知1 mol Cl₂可氧化．2 mol I₂，知Cl₂和I₂的系数比是5:1，根据氧化还原反应特点，化合价升降总数相等，判断出I₂变为+5价，配平得I₂＋5Cl₂＋6H₂O 10HCl+2H IO₃；
（3）向淀粉-KI溶液中持续通入氯气，可能观察到的现象为溶液先变蓝，I₂＋5Cl₂＋6H₂O 10HCl+2HIO₃所以后褪色；