题目内容
【题目】已知FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应,某小组同学对该反应进行实验探究。
(1)甲同学首先进行了实验1。
实验 1 | 实验步骤 | 实验现象 |
ⅰ. 取2 mL 1 mol·L-1 KI溶液, 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴(1滴约为0.05 mL,下同)。 | ⅰ. 溶液呈棕黄色。 | |
ⅱ. 向其中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。 | ⅱ. 溶液不显红色。 |
① 写出FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式_______________________。
② 加入KSCN溶液的目的是_______________________________________。
③ 甲同学认为溶液不显红色的原因是反应体系中c(Fe3+)太低,改进实验方案,进行实验2。
实验2 | 实验步骤 | 实验现象 |
ⅰ. 取2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液, 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴。 | ⅰ. 溶液呈棕黄色。 | |
ⅱ. 向其中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。 | ⅱ. 溶液显红色。 | |
ⅲ. 继续加入2 mL CCl4,充分振荡、静置。 | ⅲ. 液体分层,上层红色消失,变为棕黄色,下层呈紫红色。 |
本实验改用0.1 mol·L-1 KI溶液的目的是_________________________________________。
用化学平衡原理解释实验2中加入CCl4后上层溶液红色消失的原因________________。
(2)甲同学认为“用CCl4萃取后上层溶液仍为棕黄色”的原因是I2未被充分萃取,但乙同学查阅资料得到信息:I2、I3-在水中均呈棕黄色,两者有如下关系:I2+I-I3-。于是提出假设:萃取后的溶液呈棕黄色的主要原因是存在I3-。
① 为验证假设,乙同学设计并完成了实验3。
实验3 | 实验步骤 | 实验现象 |
ⅰ. 取1 mL实验2中棕黄色的上层清液,再加入2 mL CCl4, 振荡、静置。 | ⅰ. 液体分层,上层呈黄色,下层呈紫红色。 | |
ⅱ. 取1 mL饱和碘水,加入2 mL CCl4, 振荡、静置。 | ⅱ. 液体分层,上层为无色,下层呈紫红色。 |
实验3的结论是_________________________________。
② 甲同学依据乙同学的实验设计思路,选用实验2中的试剂,运用控制变量的方法设计了更加严谨的实验,证明了平衡I2+I- I3-的存在。
请你补充完整他设计的实验步骤:将实验2中下层紫红色溶液平均分成两份,分装于两支试管中,向试管1中加入1 mL水,振荡、静置;向试管2中_________________。两支试管中的现象分别为__________________________________。
【答案】2Fe3++2I- 2Fe2++I2 检验溶液中是否大量存在Fe3+ 提高平衡时溶液中的c(Fe3+) 加入CCl4后,I2被CCl4萃取,平衡2Fe3++2I—
2Fe2++I2正向移动,或c(Fe3+)降低,平衡Fe3++3SCN—
Fe(SCN)3逆向移动,或c[Fe(SCN)3]降低,所以红色消失 萃取后的溶液呈棕黄色的主要原因是存在I3- 加入1 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,振荡、静置 试管1中液体分层,上层为无色,下层呈紫红色,试管2中液体分层,上层呈黄色,下层呈紫红色(或紫红色变浅)
【解析】
试题(1)①根据FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应,化学方程式为 2FeCl3+2KI2KCl+2FeCl2+I2,离子方程式是2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2;②检验Fe3+常用的试剂是KSCN溶液,向溶液中滴入KSCN溶液,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,溶液变为血红色。所以,此处加入KSCN溶液的目的是检验溶液中是否大量存在Fe3+;③FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应,c(I-)降低,平衡向左移动,c(Fe3+)增大,进而验证甲同学的想法;在溶液中存在两个平衡:平衡1:2Fe3++ 2I- 2Fe2++I2, 平衡2:Fe3++ 3SCN- Fe(SCN)3,加入CCl4后,I2被CCl4萃取,c(I2)减小,平衡1向右移动,c(Fe3+)减小,平衡2向左移动,c[Fe(SCN)3]降低,红色消失;
(2)①由实验3可知,再向1 mL实验2中棕黄色的溶液中加2 mL CCl4,上层黄色溶质仍不能被萃取,同样的向1 mL饱和碘水中加入2 mL CCl4,却能够将碘水萃取为无色,证明萃取后的溶液呈棕黄色的主要原因是存在I3-,而不是I2;②要证明平衡I2+I-I3-的存在,需把试管1作为参照,向试管2提供与实验2完全相同的KI溶液,所以加入的是1 mL0.1 mol·L-1KI溶液,试管1中液体分层,上层为无色,下层呈紫红色,试管2中液体分层,上层呈黄色,即生成了I3-,下层呈紫红色(或紫红色变浅)。
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