Question

1．已知①氯水和溴水能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，而碘水不能；
②Fe³⁺可以使KI-淀粉試液變藍色．
（1）向100mL  FeBr₂溶液中通入標況下體積為3.36L的Cl₂，充分反應后測得溶液中Cl^-和Br^-的物質的量濃度相等，則原FeBr₂溶液的物質的量濃度為2mol/L；
（2）向含1molFeI₂和2mol FeBr₂溶液中通入3mol Cl₂后，溶液中所含各種離子的個數之比是n（Fe³⁺）：n（Br^-）：n（C1^-）=1：1：2；
（3）向含a molFeI₂和bmol FeBr₂溶液中通入c mol Cl₂，若要保證溶液中含有兩種陽離子，c的取值范圍是a＜c＜（1.5a+0.5b）．

Answer 1

分析 根據①②可知，氧化性：Cl₂＞Fe³⁺＞I₂，還原性：I^-＞Fe²⁺＞Br^-，
（1）還原性Fe²⁺＞Br^-，通入氯氣先發生反應2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，Fe²⁺反應完畢，剩余的氯氣再發生反應2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，反應后溶液中Cl^-和Br^-的物質的量濃度相等，說明氯氣完全反應，Cl₂的物質的量為：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，若Br^-沒有反應，溶液中n（Br^-）=0.3mol，則n（FeBr₂）=0.15mol，0.15molFe²⁺只能消耗0.075mol的Cl₂，故有部分Br^-參加反應，設FeBr₂的物質的量為x，表示出參加反應的n（Br^-），根據電子轉移守恒列方程計算x值，再根據c=$\frac{n}{V}$計算；
（2）與相同氧化劑反應時，還原性越強的離子越先參加氧化還原反應，根據其還原能力大小順序知，離子被氧化順序是I^-＞Fe²⁺＞Br^-，再結合氧化還原反應分析解答；
（3）要保證溶液中含有兩種陽離子，則亞鐵離子被氧化，且只能部分被氧化，則碘離子完全反應，溴離子不參與反應，據此進行討論．

解答 解：根據①②可知，氧化性：Cl₂＞Fe³⁺＞I₂，還原性：I^-＞Fe²⁺＞Br^-，
（1）還原性Fe²⁺＞Br^-，通入氯氣先發生反應2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，Fe²⁺反應完畢，剩余的氯氣再發生反應2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，反應后溶液中Cl^-和Br^- 的物質的量濃度相等，說明氯氣完全反應，Cl₂的物質的量為：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，若Br^-沒有反應，n（Br^-）=0.3mol，則n（FeBr₂）=0.15mol，0.15molFe²⁺只能消耗0.075mol的Cl₂，故有部分Br^-參加反應，
設FeBr₂的物質的量為x，則n（Fe²⁺）=x mol，n（Br^-）=2x mol，未反應的n（Br^-）=0.3 mol，參加反應的n（Br^-）=（2x-0.3）mol，根據電子轉移守恒有x×1+[2x-0.3]×1=0.15mol×2，解得：x=0.2 mol，
所以原FeBr₂溶液的物質的量濃度為：$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，
故答案為：2mol/L；
（2）與相同氧化劑反應時，還原性越強的離子越先參加氧化還原反應，根據其還原能力大小順序知，離子被氧化順序是I^-＞Fe²⁺＞Br^-，溶液中n（I^-）=2mol，n（Fe²⁺）=3mol，n（Br^-）=4mol，I^-優先反應，其次是Fe²⁺，最后是Br^-，
Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-
1mol2mol  2mol
1mol2mol  2mol
2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-
2mol 1mol      2mol
3mol 1.5mol    3mol
2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂
2mol 1mol 2mol
1mol 0.5mol1mol
通過以上分析知，I^-、Fe²⁺完全被氧化，Br^-有3mol被氧化，根據方程式知，溶液中存在的離子是：Fe³⁺、Br^-、Cl^-，
根據原子守恒知，n（C1^-）=3n（ Cl₂）=6mol，n（Br^-）=3mol，n（Fe³⁺）=3mol，
溶液溶液中各種離子物質的量之比為：n（Fe³⁺）：n（Br^-）：n（C1^-）=3mol：3mol：6mol=1：1：2，
故答案為：n（Fe³⁺）：n（Br^-）：n（C1^-）=1：1：2；
（3）向含和溶液中通入c mol Cl₂，若要保證溶液中含有兩種陽離子，說明反應后溶液中含有鐵離子和亞鐵離子，即：亞鐵離子只能部分被氧化，根據還原性I^-＞Fe²⁺＞Br^-可知，I^-完全被氧化，Fe²⁺部分被氧化，Br^-沒有參與反應，
a molFeI₂中含有2amolI^-、amolFe²⁺，bmol FeBr₂中含有bmolFe²⁺，故溶液中總共含有（a+b）molFe²⁺，
根據反應Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-、2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，氧化2amol碘離子需要消耗amol氯氣，氧化（a+b）molFe²⁺，需要消耗0.5（a+b）mol氯氣，
當溶液中鐵離子和亞鐵離子同時存在時，即亞鐵離子部分被氧化，氯氣的物質的量范圍為：a＜c＜（1.5a+0.5b），
故答案為：a＜c＜（1.5a+0.5b）．

點評 本題考查了氧化還原反應的計算、有關范圍討論的計算，題目難度中等，明確粒子氧化性、還原性強弱為解答關鍵，注意掌握討論法在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．