Question

9．已知①氯水和溴水能将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，而碘水不能；②Fe³⁺可以使KI-淀粉试液变蓝色．
（1）向含1molFeI₂的溶液中通入1molCl₂，写出反应的离子方程式Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．向该溶液中至少通入1.5molCl₂，Fe²⁺、I^-全部被被氧化．
（2）向含1molFeBr₂的溶液中通入1molCl₂，写出反应的离子方程式2Cl₂+2Br^-+2Fe²⁺=Br₂+4Cl^-+2Fe³⁺
（3）向100mlFeBr₂溶液中通入标况下体积为3.36L的Cl₂，充分反应后测得溶液中Cl^-和Br^-的物质的量浓度相等，则原FeBr₂溶液的物质的量浓度为2mol/L；
（4）向含1molFeI₂和2molFeBr₂的溶液中通入3molCl₂后，溶液中所含各种离子的个数之比是Fe³⁺：Cl^-：Br^-=1：2：1；
（5）向含a mol FeI₂和b mol FeBr₂的溶液中通入c molCl₂，若要保证溶液中含有两种阳离子，c的取值范围是a＜c＜（1.5a+0.5b）．

Answer 1

分析 （1）氯气与碘离子反应生成氯离子和单质碘，根据反应方程式计算；
（2）1molFeBr₂的溶液中通入1molCl₂，先与亚铁离子反应，再与溴离子反应；
（3）还原性Fe²⁺＞Br^-，通入氯气先发生反应2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，Fe²⁺反应完毕，剩余的氯气再发生反应2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，反应后溶液中Cl^-和Br^-的物质的量浓度相等，说明氯气完全反应，Cl₂的物质的量为：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，若Br^-没有反应，溶液中n（Br^-）=0.3mol，则n（FeBr₂）=0.15mol，0.15molFe²⁺只能消耗0.075mol的Cl₂，故有部分Br^-参加反应，设FeBr₂的物质的量为x，表示出参加反应的n（Br^-），根据电子转移守恒列方程计算x值，再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
（4）与相同氧化剂反应时，还原性越强的离子越先参加氧化还原反应，根据其还原能力大小顺序知，离子被氧化顺序是I^-＞Fe²⁺＞Br^-，再结合氧化还原反应分析解答；
（5）要保证溶液中含有两种阳离子，则亚铁离子被氧化，且只能部分被氧化，则碘离子完全反应，溴离子不参与反应，据此进行讨论．

解答 解：（1）向含1molFeI₂的溶液中通入1molCl₂，氯气与碘离子反应生成氯离子和单质碘，则反应的离子方程式为：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；Fe²⁺、I^-全部被被氧化，发生反应为：2FeI₂+3Cl₂=2FeCl₃+2I₂，则1molFeI₂需要1.5mol氯气；
故答案为：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；1.5；
（2）1molFeBr₂的溶液中通入1molCl₂，先与亚铁离子反应，再与溴离子反应，其反应的离子方程式为：2Cl₂+2Br^-+2Fe²⁺=Br₂+4Cl^-+2Fe³⁺；
故答案为：2Cl₂+2Br^-+2Fe²⁺=Br₂+4Cl^-+2Fe³⁺；
（3）还原性Fe²⁺＞Br^-，通入氯气先发生反应2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，Fe²⁺反应完毕，剩余的氯气再发生反应2Br^-+Cl₂═Br₂+2Cl^-，反应后溶液中Cl^-和Br^- 的物质的量浓度相等，说明氯气完全反应，Cl₂的物质的量为：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，若Br^-没有反应，n（Br^-）=0.3mol，则n（FeBr₂）=0.15mol，0.15molFe²⁺只能消耗0.075mol的Cl₂，故有部分Br^-参加反应，
设FeBr₂的物质的量为x，则n（Fe²⁺）=x mol，n（Br^-）=2x mol，未反应的n（Br^-）=0.3 mol，参加反应的n（Br^-）=（2x-0.3）mol，根据电子转移守恒有x×1+[2x-0.3]×1=0.15mol×2，解得：x=0.2 mol，
所以原FeBr₂溶液的物质的量浓度为：$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，
故答案为：2mol/L；
（4）与相同氧化剂反应时，还原性越强的离子越先参加氧化还原反应，根据其还原能力大小顺序知，离子被氧化顺序是I^-＞Fe²⁺＞Br^-，溶液中n（I^-）=2mol，n（Fe²⁺）=3mol，n（Br^-）=4mol，I^-优先反应，其次是Fe²⁺，最后是Br^-，
Cl₂ +2I^-=I₂+2Cl^-
1mol 2mol  2mol
1mol 2mol  2mol
2Fe²⁺+Cl₂ =2Fe³⁺+2Cl^-
2mol  1mol       2mol
3mol  1.5mol     3mol
2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂
2mol 1mol   2mol
1mol 0.5mol 1mol
通过以上分析知，I^-、Fe²⁺完全被氧化，Br^-有3mol被氧化，根据方程式知，溶液中存在的离子是：Fe³⁺、Br^-、Cl^-，
根据原子守恒知，n（C1^-）=3n（ Cl₂）=6mol，n（Br^-）=3mol，n（Fe³⁺）=3mol，
溶液溶液中各种离子物质的量之比为：n（Fe³⁺）：n（Br^-）：n（C1^-）=3mol：3mol：6mol=1：1：2，
故答案为：n（Fe³⁺）：n（Br^-）：n（C1^-）=1：1：2；
（5）向含和溶液中通入c mol Cl₂，若要保证溶液中含有两种阳离子，说明反应后溶液中含有铁离子和亚铁离子，即：亚铁离子只能部分被氧化，根据还原性I^-＞Fe²⁺＞Br^-可知，I^-完全被氧化，Fe²⁺部分被氧化，Br^-没有参与反应，
a molFeI₂中含有2amolI^-、amolFe²⁺，bmol FeBr₂中含有bmolFe²⁺，故溶液中总共含有（a+b）molFe²⁺，
根据反应Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-、2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-可知，氧化2amol碘离子需要消耗amol氯气，氧化（a+b）molFe²⁺，需要消耗0.5（a+b）mol氯气，
当溶液中铁离子和亚铁离子同时存在时，即亚铁离子部分被氧化，氯气的物质的量范围为：a＜c＜（1.5a+0.5b），
故答案为：a＜c＜（1.5a+0.5b）．

点评 本题考查了氧化还原反应的计算、有关范围讨论的计算，题目难度中等，明确粒子氧化性、还原性强弱为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．