Question

常温下，将FeCl₃溶液和KI溶液混合，发生如下反应：
2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂
某研究小组为了证明FeCl₃溶液和KI溶液的反应存在一定限度，设计了如下实验：取5mL 0.1mol?L^-1 KI溶液，滴加0.1mol?L^-1 FeCl₃溶液5～6滴，充分反应后溶液呈黄褐色，加入2mL CCl₄溶液，振荡后静置，取上层溶液，滴加KSCN试剂，观察实验现象．
已知：v（正）=k?c^m（I^-）?cⁿ（Fe³⁺）（k为常数）
根据以上信息回答下列问题：
（1）能够证明反应存在限度的现象是

 

．加入四氯化碳的作用是

 

．
（2）甲同学按上述步骤进行实验，结果并未观察到预期现象，推测可能原因是反应后溶液中Fe³⁺浓度过低．为此，甲又做了下列对比实验，实验结果记录如下：

氯化铁溶液用量	10滴	20滴	30滴	2mL	3mL	4mL
萃取后上层溶液颜色	黄色	黄色	黄色	较深黄色	黄色略带红色	黄红色
加入KSCN溶液后颜色	不变红	不变红	略变红	偏血红色	血红色	血红色

分析实验记录，甲认为导致Fe³⁺浓度过低的原因是

 

；乙同学结合平衡移动的知识，认为还有一个原因是

 

．
（3）该反应的平衡常数表达式为

 

．
（4）已知改变I^-、Fe³⁺的浓度，正反应速率对应数值如下表所示：

	c（I-）/mol?L-1	c（Fe3+）/mol?L-1	v/mol?L-1?s-1
①	0.20	0.80	0.032k
②	0.60	0.40	0.144k
③	0.80	0.20	0.128k

分析表中数据，I^-浓度对反应速率的影响

 

Fe³⁺浓度对反应速率的影响（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是（写出计算过程）

 

．
（5）现将反应2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂设计成如图所示的原电池
①能说明反应达到平衡的标志是

 

（填序号）．
a．电流计读数为零            b．电流计指针不再偏转且不为零
c．电流计指针偏转角度最大    d．甲烧杯中溶液颜色不再改变
②反应达平衡后，向甲中加入适量FeCl₂固体，此时

 

（填“甲“或“乙”）中石墨电极为负极，对应的电极反应方程式为

 

．

Answer 1

分析：（1）KSCN溶液是检验Fe³⁺的试剂，通过三价铁离子是否剩余来判断KI溶液和FeCl₃溶液反应的限度；加入四氯化碳的作用是 萃取碘单质，排除对后续实验颜色观察的干扰；
（2）根据实验记录分析，加入氯化铁的量过少，导致铁离子浓度过小； 用四氯化碳萃取碘，促进平衡正向移动，导致铁离子浓度过小；
（3）根据反应的方程式可写出该反应的平衡常数表达式；
（4）选用表中数据①③，列式k?0.2^m?0.8ⁿ=0.032k；k?0.8^m?0.2ⁿ=0.128k，计算得m＞n或m=2，n=1，则I^-浓度对反应速率的影响大于Fe³⁺浓度；
（5）反应达到平衡时，正逆反应速率相等，没有电子发生转移；
（2）反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl₂固体，Fe²⁺浓度增大，平衡逆向移动，则Fe²⁺失去电子生成Fe³⁺．

解答：解：（1）可以用KSCN溶液，来检验三价铁是否剩余，若果溶液显红色，说明三价铁剩余，KI溶液和FeCl₃溶液反应不彻底，反之则进行彻底；因为碘水有颜色，加入四氯化碳的作用是 萃取碘单质，排除对后续实验颜色观察的干扰，故答案为：上层溶液呈血红色；萃取碘单质，排除对后续实验颜色观察的干扰；
（2）根据实验记录分析，导致Fe³⁺浓度过低的原因是加入氯化铁的量过少，导致铁离子浓度过小；乙同学结合平衡移动的知识，认为还有一个原因是 用四氯化碳萃取碘，促进平衡正向移动，导致铁离子浓度过小．故答案为：加入氯化铁的量过少，导致铁离子浓度过小；用四氯化碳萃取碘，促进平衡正向移动，导致铁离子浓度过小；
（3）根据反应的方程式可写出该反应的平衡常数表达式为

c2(Fe2+)?c(I2)

c2(Fe3+)?c2(I-)

，故答案为：

c2(Fe2+)?c(I2)

c2(Fe3+)?c2(I-)

；
（4）选用表中数据①③，得k?0.2^m?0.8ⁿ=0.032k；k?0.8^m?0.2ⁿ=0.128k，即4^m-n=4，则m＞n或m=2，n=1，则I^-浓度对反应速率的影响大于Fe³⁺浓度．故答案为：大于，选用数据①③，得或k?0.2^m?0.8ⁿ=0.032k；k?0.8^m?0.2ⁿ=0.128k，即4^m-n=4，则m＞n或m=2，n=1，则I^-浓度对反应速率的影响大于Fe³⁺浓度；
（5）①a、当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故a正确； b．电流计指针不再偏转且不为零，说明反应匀速进行，未达平衡，故b错误；
c．电流计指针偏转角度最大，说明反应正在进行，未达平衡，速率达最大值，故c错误；    d．甲烧杯中溶液颜色不再改变，说明各物质浓度不在改变，已达平衡，故d正确；故选a、d；
②反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl₂固体，Fe²⁺浓度增大，平衡逆向移动，则Fe²⁺失去电子生成Fe³⁺，发生2Fe²⁺-2e^-=2Fe³⁺，甲为负极，
故答案为：甲；2Fe²⁺-2e^-=2Fe³⁺．

点评：本题综合考查化学反应速率和化学平衡、电解质和原电池知识等，为高考常见题型和考点，题目难度中等．