Question

3．向含Fe²⁺、I^-、Br^-的溶液中通入过量的氯气，溶液中四种粒子的物质的量变化如图所示，已知b-a=5，线段Ⅳ表示一种含氧酸，且Ⅰ和Ⅳ表示的物质中含有相同的元素．下列说法正确的是（　　）

• A． 线段Ⅱ表示Br^-的变化情况
• B． 原溶液中n（FeBr₂）：n（FeI₂）=1：3
• C． 线段Ⅳ表示IO₃^-的变化情况
• D． 根据图象无法计算a的值

Answer 1

分析 向仅含Fe²⁺、I^-、Br^-的溶液中通入适量氯气，还原性I^-＞Fe²⁺＞Br^-，首先发生反应：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，I^-反应完毕，再反应反应：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，Fe²⁺反应完毕，又发生反应2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，故线段I代表I^-的变化情况，线段Ⅱ代表Fe²⁺的变化情况，线段Ⅲ代表Br^-的变化情况；
由通入氯气可知，根据反应离子方程式可知溶液中n（I^-）=2n（Cl₂）=2mol，溶液中n（Fe²⁺）=2n（Cl₂）=2×（3mol-1mol）=4mol，Fe²⁺反应完毕，根据电荷守恒可知n（I^-）+n（Br^-）=2n（Fe²⁺），故n（Br^-）=2n（Fe²⁺）-n（I^-）=2×4mol-2mol=6mol，根据溴离子判断溶液中n（FeBr₂），根据离子方程式计算溴离子反应需要的氯气的物质的量，据此计算a的值；
线段IV表示一种含氧酸，且I和IV表示的物质中含有相同的元素，该含氧酸中含有I元素，根据电子守恒计算出含氧酸中I的化合价，然后写出其化学式．

解答 解：向仅含Fe²⁺、I^-、Br^-的溶液中通入适量氯气，还原性I^-＞Fe²⁺＞Br^-，首先发生反应2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，I^-反应完毕，再反应反应2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，Fe²⁺反应完毕，最后发生反应2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，故线段I代表I^-的变化情况，线段Ⅱ代表Fe²⁺的变化情况，线段Ⅲ代表Br^-的变化情况；
由通入氯气可知，根据反应离子方程式可知溶液中n（I^-）=2n（Cl₂）=2mol，溶液中n（Fe²⁺）=2n（Cl₂）=2×（3mol-1mol）=4mol，Fe²⁺反应完毕，根据电荷守恒可知n（I^-）+n（Br^-）=2n（Fe²⁺），故n（Br^-）=2n（Fe²⁺）-n（I^-）=2×4mol-2mol=6mol，
A．根据分析可知，线段Ⅱ为亚铁离子被氯气氧化为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，不是氧化溴离子，故A错误；
B．n（FeBr₂）：n（FeI₂）=n（Br^-）：n（I^-）=6mol：2mol=3：1，故B错误；
C．线段IV表示一种含氧酸，且I和IV表示的物质中含有相同的元素，该元素为I元素，已知碘单质的物质的量为2mol，反应消耗氯气的物质的量为5mol，根据电子守恒，则该含氧酸中碘元素的化合价为：$\frac{（1-0）×2×5mol}{2mol}$=+5价，则该含氧酸为HIO₃，即：线段Ⅳ表示IO₃^-的变化情况，故C正确；
D．由分析可知，溶液中n（Br^-）=2n（Fe²⁺）-n（I^-）=2×4mol-2mol=6mol，根据2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-可知，溴离子反应需要氯气的物质的量为3mol，故a=3+3=6，故D错误；
故选C．

点评 本题考查氧化还原反应计算、氧化还原反应先后顺序、氧化性和还原性强弱比较等知识，试题综合性较强，难度较大，明确反应过程及反应原理为解题关键，试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力．