Question

12．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．
假設1：Fe²⁺還原性比I^-強．假設2：I^-還原性比Fe²⁺強．
選擇幾種裝置進行實驗：

（1）實驗必需的裝置是A→C→E（按Cl₂氣流方向的順序填寫）．
（2）請在下表中寫出實驗步驟及預期現象和結論．

實驗步驟	預期現象和結論
取少量反應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， 則假設1成立． ②A中溶液不變紅，B中溶液變藍， 則假設2成立．

（3）為了實驗成功，必須控制各物質的量．該小組稱取1.52g FeSO₄固體，同時稱取1.66g KI固體，溶于水中配成混合溶液．為了驗證上述假設，通入的Cl₂體積最多不能超過0.112L（標準狀況）．
（4）有同學質疑，上述實驗中Cl₂量很難控制，無法驗證Fe²⁺和I^-反應的先后順序．于是提出另一方案：往KI溶液中滴入FeCl₃溶液，如果能發生反應，即可證明I^-的還原性強于Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）依據實驗的目的“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，有毒氣體要進行尾氣處理；
（2）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；
（3）依據2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-計算1.52g FeSO₄固體中二價鐵離子被氧化需要的氯氣的物質的量，依據2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，計算1.66g KI固體被氧化需要的氯氣的物質的量；
（4）依據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，即最后需要通過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	預期現象和結論
	①A中溶液變紅，B中溶液不變藍， ②A中溶液不變紅，B中溶液變藍．

；
（3）1.52g FeSO₄固體的物質的量為$\frac{1.52g}{152g/mol}$=0.01mol，依據2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，完全氧化二價鐵離子需要0.005mol氯氣，標況下體積為：0.005mol×22.4L/mol=0.112L；
1.66g KI固體的物質的量為$\frac{1.66g}{166g/mol}$=0.01mol，依據2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，完全氧化碘離子需要0.005mol氯氣，標況下體積為：0.05mol×22.4L/mol=0.112L，所以為了驗證上述假設，通入的Cl₂體積最多不能超過0.112L；
故答案為：0.112；
（4）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，所以需要的試劑為FeCl₃，
故答案為：FeCl₃．

點評 本題考查了實驗方案設計和鐵的化合物的性質，題目難度中等，側重于考查學生的實驗探究能力和對基礎知識的應用能力，明確反應的實質和氧化還原反應的先后規律是解題的關鍵．