Question

12．某研究性学习小组设想将少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱．
假设1：Fe²⁺还原性比I^-强．假设2：I^-还原性比Fe²⁺强．
选择几种装置进行实验：

（1）实验必需的装置是A→C→E（按Cl₂气流方向的顺序填写）．
（2）请在下表中写出实验步骤及预期现象和结论．

实验步骤	预期现象和结论
取少量反应后的混合溶液分别置于A、B两试管中：往A中滴加KSCN溶液；往B中滴加淀粉溶液	①A中溶液变红，B中溶液不变蓝， 则假设1成立． ②A中溶液不变红，B中溶液变蓝， 则假设2成立．

（3）为了实验成功，必须控制各物质的量．该小组称取1.52g FeSO₄固体，同时称取1.66g KI固体，溶于水中配成混合溶液．为了验证上述假设，通入的Cl₂体积最多不能超过0.112L（标准状况）．
（4）有同学质疑，上述实验中Cl₂量很难控制，无法验证Fe²⁺和I^-反应的先后顺序．于是提出另一方案：往KI溶液中滴入FeCl₃溶液，如果能发生反应，即可证明I^-的还原性强于Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）依据实验的目的“将少量Cl₂通入Fe²⁺和I^-的混合溶液中，探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱”解答，有毒气体要进行尾气处理；
（2）三价铁离子遇到KSCN溶液显红色，淀粉遇到碘变蓝色，当通入少量的氯气时，如果二价铁离子先反应被氧化物三价铁离子，则加入KSCN溶液显红色，
碘离子此时未反应，加入淀粉后不变蓝色；如果碘离子先反应被氧化为单质碘，则加入淀粉变蓝色，二价铁离子此时未反应，加入KSCN溶液不变红色；
（3）依据2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-计算1.52g FeSO₄固体中二价铁离子被氧化需要的氯气的物质的量，依据2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，计算1.66g KI固体被氧化需要的氯气的物质的量；
（4）依据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性来判断．

解答 解：（1）要想探究Fe²⁺和I^-的还原性强弱，应将制取的氯气通入到含有Fe²⁺和I^-的溶液中，氯气有毒应进行尾气处理，即最后需要通过NaOH溶液吸收多余的氯气，所以必须的装置A→C→E，
故答案为：C→E；
（2）三价铁离子遇到KSCN溶液显红色，淀粉遇到碘变蓝色，当通入少量的氯气时，如果二价铁离子先反应被氧化物三价铁离子，则加入KSCN溶液显红色，
碘离子此时为反应，加入淀粉后不变蓝色；如果碘离子先反应被氧化为单质碘，则加入淀粉变蓝色，二价铁离子此时未反应，加入KSCN溶液不变红色；
若滴加KSCN溶液变红色，滴加淀粉变蓝色，则说明Fe²⁺和I^-都被氧化，二者一样强；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
	①A中溶液变红，B中溶液不变蓝， ②A中溶液不变红，B中溶液变蓝．

；
（3）1.52g FeSO₄固体的物质的量为$\frac{1.52g}{152g/mol}$=0.01mol，依据2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，完全氧化二价铁离子需要0.005mol氯气，标况下体积为：0.005mol×22.4L/mol=0.112L；
1.66g KI固体的物质的量为$\frac{1.66g}{166g/mol}$=0.01mol，依据2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，完全氧化碘离子需要0.005mol氯气，标况下体积为：0.05mol×22.4L/mol=0.112L，所以为了验证上述假设，通入的Cl₂体积最多不能超过0.112L；
故答案为：0.112；
（4）氯化铁与碘化钾反应的离子方程式为：2I^-+2Fe³⁺=I₂+2Fe²⁺，反应中碘离子碘元素化合价升高，碘离子作用还原剂，三价铁离子化合价降低被还原，二价铁离子为还原产物，依据氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可知碘离子的还原性强于二价铁离子，所以需要的试剂为FeCl₃，
故答案为：FeCl₃．

点评 本题考查了实验方案设计和铁的化合物的性质，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和对基础知识的应用能力，明确反应的实质和氧化还原反应的先后规律是解题的关键．