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.

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