Question

5．已知FeCl₃溶液與KI溶液的反應為可逆反應，某小組同學對該反應進行實驗探究．
（1）甲同學首先進行了實驗1．

實驗 1	實驗步驟	實驗現象
	ⅰ．取2mL 1mol•L-1 KI溶液，滴加0.1mol•L-1 FeCl3溶液3滴（1滴約為0.05mL，下同）．	ⅰ．溶液呈棕黃色．
	ⅱ．向其中滴加2滴0.1mol•L-1 KSCN溶液．	ⅱ．溶液不顯紅色．

①寫出FeCl₃溶液與KI溶液反應的離子方程式2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂．
②加入KSCN溶液的目的是檢驗溶液中是否大量存在Fe³⁺．
③甲同學認為溶液不顯紅色的原因是反應體系中c（Fe³⁺）太低，故改進實驗方案，進行了實驗2．

實驗 2	實驗步驟	實驗現象
	ⅰ．取2mL 0.1mol•L-1 KI溶液，滴加0.1mol•L-1 FeCl3溶液3滴．	ⅰ．溶液呈棕黃色．
	ⅱ．向其中滴加2滴0.1mol•L-1 KSCN溶液．	ⅱ．溶液顯紅色．
	ⅲ．繼續加入2mL CCl4，充分振蕩、靜置．	ⅲ．液體分層，上層紅色消失，變為棕黃色，下層呈紫紅色．

本實驗改用0.1mol•L^-1 KI溶液的目的是提高平衡時溶液中的c（Fe³⁺）．用化學平衡原理解釋實驗2中加入CCl₄后上層溶液紅色消失的原因：平衡1：2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂平衡2：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃加入CCl₄后，I₂被CCl₄萃取，平衡1正向移動，或c（Fe³⁺）降低，平衡2逆向移動，或c[Fe（SCN）₃]降低，所以紅色消失．
（2）甲同學認為“用CCl₄萃取后上層溶液仍為棕黃色”的原因是I₂未被充分萃取，但乙同學查閱資料得到信息：I₂、I₃^-在水中均呈棕黃色，兩者有如下關系：I₂+I^- I₃^-．于是提出假設：萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I₃^-．
①為驗證假設，乙同學設計并完成了實驗3．

實驗3	實驗步驟	實驗現象
	ⅰ．取1mL實驗2中棕黃色的上層清液，再加入2mL CCl4，振蕩、靜置．	�。�液體分層，上層呈黃色，下層呈紫紅色．
	ⅱ．取1mL飽和碘水，加入2mL CCl4，振蕩、靜置．	ⅱ．液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色．

實驗3的結論是萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I₃^-．
②甲同學依據乙同學的實驗設計思路，選用實驗2中的試劑，運用控制變量的方法設計了更加嚴謹的實驗，證明了平衡I₂+I^-?I₃^-的存在．
請你補充完整他設計的實驗步驟：將實驗2中下層紫紅色溶液平均分成兩份，分裝于兩支試管中，向試管1中加入1mL水，振蕩、靜置；向試管2中加入1mL0.1mol•L^-1KI溶液，振蕩、靜置．
兩支試管中的現象分別為試管1中液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色，試管2中液體分層，上層呈黃色，下層呈紫紅色（或紫紅色變淺）．

Answer 1

分析 （1）①鐵離子能夠將碘離子氧化為碘單質；
②KSCN溶液能夠檢驗鐵離子；
③改用低濃度負KI溶液，能夠提高溶液中鐵離子濃度；據可逆反應的化學方程式2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂    平衡2：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，從平衡移動的角度分析加入CCl₄后上層溶液紅色消失的原因；
（2）①據實驗現象分析，�。�液體分層，上層呈黃色，ⅱ．液體分層，上層為無色可知，萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I₃^-；
②運用控制變量的方法設計實驗，證明平衡I₂+I^-?I₃^-的存在，可以加入0.1 mol•L^-1 KI溶液，據現象判斷，注意用量．

解答 解：（1）鐵離子能夠將碘離子氧化為碘單質，該反應為可逆反應，反應的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂，故答案為：2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂；
②KSCN溶液能夠檢驗鐵離子，加入KSCN溶液的目的是檢驗溶液中是否大量存在Fe³⁺，故答案為：檢驗溶液中是否大量存在Fe³⁺；
③改用低濃度負KI溶液，能夠提高溶液中鐵離子濃度；反應2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂和Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃都是可逆反應，加入CCl₄后，I₂被CCl₄萃取，平衡1正向移動，平衡2逆向移動，或c[Fe（SCN）₃]降低（1分），所以紅色消失，故答案為：提高平衡時溶液中的c（Fe³⁺）；平衡1：2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂    平衡2：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃加入CCl₄后，I₂被CCl₄萃取，平衡1正向移動，或c（Fe³⁺）降低，平衡2逆向移動，或c[Fe（SCN）₃]降低，所以紅色消失；
（2）①據實驗現象分析，�。�液體分層，上層呈黃色，ⅱ．液體分層，上層為無色可知，萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I₃^-，故答案為：萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I₃^-；
②運用控制變量的方法設計實驗，證明平衡I₂+I^-?I₃^-的存在，將實驗2中下層紫紅色溶液平均分成兩份，分裝于兩支試管中，向試管1中加入1mL水，振蕩、靜置；向試管2中加入1mL0.1 mol•L^-1 KI溶液，試管1中液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色，試管2中液體分層，上層呈黃色，下層呈紫紅色（或紫紅色變淺），證明了平衡I₂+I^-?I₃^-的存在，故答案為：加入1 mL 0.1 mol•L^-1 KI溶液，振蕩、靜置；試管1中液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色，試管2中液體分層，上層呈黃色，下層呈紫紅色（或紫紅色變淺）．

點評 本題通過FeCl₃溶液與KI溶液的反應為可逆反應，考查了探究實驗的設計，實驗現象的分析，題目難度較大．