题目内容

19．为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-?2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化．实验如下：

（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到平衡状态．
（2）iii是ii的对比试验，目的是排除有ii中溶液稀释，c（Fe2+）降低造成的影响．
（3）i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化．用化学平衡移动原理解释原因：i中Ag+消耗I-：Ag+（aq）+I-（aq）?AgI（s），I-浓度下降，使平衡2Fe3++2I-?2Fe2++I2逆向移动；ⅱ中增大Fe2+浓度，同样平衡2Fe3++2I-?2Fe2++I2逆向移动．
（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测“2Fe3++2I-?2Fe2++I2”i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c（I-）降低，导致I-的还原性弱于Fe2+，用如图1装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证．
 ①K闭合时，指针向右偏转，b作正极．
 ②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01mol/L AgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是左侧溶液颜色褪色，有黄色沉淀生成，电流计指针向左偏转．
（5）按照（4）的原理，该同学用图2装置进行实验，证实了 ii中Fe2+向Fe3+转化的原因，
①转化原因是c（Fe2+）升高，导致Fe2+的还原性强于I-．
②与（4）实验对比，不同的操作是当指针归零后，不向左管滴加AgNO3溶液，而是向右管加入1mL1mol•L-1FeSO4溶液．
（6）实验I中，还原性：I-＞Fe2+；而实验II中，还原性：Fe2+＞I-，将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是该反应为可逆的氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动．

分析 （1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到化学平衡状态；
（2）根据实验iii和实验ii的对比可以看出是为了排除有ii中水造成溶液中离子浓度改变的影响；
（3）加入AgNO3，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，I-浓度降低，2Fe3++2I-?2Fe2++I2平衡逆向移动； 
（4）加入FeSO4，Fe2+浓度增大，平衡逆移；
①K闭合时，指针向右偏转，可知b极Fe3+得到电子，作正极；
②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管中滴加0.01mol/L AgNO3溶液，若生成黄色沉淀，可知I-浓度降低，2Fe3++2I-?2Fe2++I2平衡逆向移动；
（5）①Fe2+浓度增大，还原性增强；
②与（4）实验对比，不同的操作是当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管右管中滴加0.01mol/L FeSO4溶液；
（6）将（3）和（4）、（5）作对比，可知氧化性、还原性与浓度有关．

解答 解：（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到化学平衡状态，否则干扰平衡移动的判断，故答案为：化学平衡状态；
（2）由实验iii和实验ii的对比可知，对比实验的目的是为了排除有ii中水造成溶液中离子浓度改变的影响，故答案为：溶液稀释，c（Fe2+）降低；
（3）加入AgNO3，Ag+与I-生成AgI黄色沉淀，I-浓度降低，2Fe3++2I-?2Fe2++I2平衡逆向移动，可知Fe2+向Fe3+转化，
故答案为：i中Ag+消耗I-：Ag+（aq）+I-（aq）?AgI（s），I-浓度下降，使平衡2Fe3++2I-?2Fe2++I2逆向移动；ⅱ中增大Fe2+浓度，同样平衡2Fe3++2I-?2Fe2++I2逆向移动； 
（4）加入FeSO4，Fe2+浓度增大，平衡逆移；
①K闭合时，指针向右偏转，右侧为正极，可知b极Fe3+得到电子，则b作正极，
故答案为：正；
②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管中滴加0.01mol/L AgNO3溶液，若生成黄色沉淀，I-浓度降低，2Fe3++2I-?2Fe2++I2平衡逆向移动，指针向左偏转，也可证明推测Fe2+向Fe3+转化，
故答案为：左侧溶液颜色褪色，有黄色沉淀生成，电流计指针向左偏转；
（5）①转化的原因为Fe2+浓度增大，还原性增强，使Fe2+还原性强于I-，故答案为：Fe2+浓度增大，还原性增强，使Fe2+还原性强于I-；
②与（4）实验对比，不同的操作是当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管右管中滴加0.01mol/L FeSO4溶液，Fe2+向Fe3+转化，
故答案为：当指针归零后，不向左管滴加AgNO3溶液，而是向右管加入1mL1mol•L-1FeSO4溶液；
（6）将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是该反应为可逆的氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动，
故答案为：该反应为可逆的氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动．

点评 本题为2015年北京高考真题，侧重原电池、氧化还原反应及平衡移动的综合考查，把握平衡移动的影响因素及物质的性质为解答的关键，对分析与实验能力要求较高，题目难度较大．

练习册系列答案
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10．在气体反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增加的方法是（　　）
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7．有下列物质：①Fe； ②CO2；③Cu（OH）2；④C2H5OH（酒精）；⑤MgCl2溶液；⑥硝酸铵；⑦氨气；⑧NaCl固体（用序号作答）．
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14．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）△H＞0；一定温度下，向10L恒容密闭容器中通入N2O5，的部分实验数据见下表：下列说法不正确的是（　　）
t/s050010001500
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（2）湿法制备高铁酸钾反应体系中有六种数粒：Fe（OH）3、C1O-、OH-、FeO42-、C1-、H2O．
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．
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Ⅱ．已知：2Fe3++2I-=2Fe2++I2，2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-．
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11．液体燃料电池相对于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点．一种以肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示．该电池用空气中的氧气作为氧化剂，H2SO4作为电解质．下列关于该燃料电池的叙述正确的是（　　）
A．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极
B．负极发生的电极反应式为N2H4-4e-═N2↑+4H+
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8．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系（Z为核电荷数，Y为元素的有关性质），其中曲线走势与元素有关性质相符的是（　　）
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①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是BCD．
A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B．H2的体积分数不再改变
C．体系中混合气体的密度不再改变
D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B、C三点化学反应速率由大到小顺序是υ（C）＞υ（B）＞υ（A）．
③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20L．如果反应开始时仍充入10molCO和20molH2，则在平衡状态B时容器的体积V（B）=4L．
（3）已知2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g）△H=a KJ/mol
CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=b KJ/mol
试写出由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式2CH4（g）+O2（g）=2CH3OH（g）△H=（a+2b）kJ/mol．

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