题目内容

【题目】某小组以4H++4I-+O2=2I2+2H2O为研究对象,探究影响氧化还原反应因素。

实验

气体a

编号及现象

HCl

Ⅰ.溶液迅速呈黄色

SO2

Ⅱ.溶液较快呈亮黄色

CO2

Ⅲ.长时间后,溶液呈很浅的黄色

空气

Ⅳ.长时间后,溶液无明显变化

(1)实验Ⅳ的作用是______________。用CCl4萃取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的溶液,萃取后下层CCl4的颜色均无明显变化。

(2)取萃取后上层溶液,用淀粉检验:Ⅰ、Ⅲ的溶液变蓝;Ⅱ、Ⅳ的溶液未变蓝。溶液变蓝说明Ⅰ、Ⅲ中生成了______________。

(3)查阅资料:I2易溶于KI溶液。下列实验证实了该结论并解释Ⅰ、Ⅲ的萃取现象。

现象x是______________。

(4)针对Ⅱ中溶液未检出I2的原因,提出三种假设:

假设1:溶液中c(H+)较小。小组同学认为此假设不成立,依据是______________。

假设2:O2只氧化了SO2,化学方程式是______________。

假设3:I2不能在此溶液中存在。

(5)设计下列实验,验证了假设3,并继续探究影响氧化还原反应的因素。

i.取Ⅱ中亮黄色溶液,滴入品红,红色褪去。

ii.取Ⅱ中亮黄色溶液,加热,黄色褪去,经品红检验无SO2。加入酸化的AgNO3溶液,产生大量AgI沉淀,长时间静置,沉淀无明显变化。

iii.取Ⅱ中亮黄色溶液,控制一定电压和时间进行电解,结果如下。

电解时间/min

溶液

阳极

阴极

t1

黄色变浅、有少量SO42-

检出I2,振荡后消失

H2

溶液无色、有大量SO42-

检出I2,振荡后消失

H2

结合化学反应,解释上表中的现象:______________。

(6)综合实验证据说明影响I-被氧化的因素及对应关系______________。

【答案】对照组,证明只有O2时很难氧化I- I2 上层黄色,下层无色 假设1:SO2在水中的溶解度比CO2大,且H2SO3的酸性强于H2CO3,因此溶液酸性更强 假设2:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 阳极发生2I--2e-=I2,生成的I2与溶液中的SO2发生反应:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,以上过程循环进行,SO2减少,SO增多 通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ,说明c(H+)越大,I-越易被氧化;在酸性条件下,KI比Agl易氧化,说明c(I-)越大(或指出与碘离子的存在形式有关亦可),越易被氧化;与反应条件有关,相同条件下,电解时检出I2,未电解时未检出I2。(其他分析合理给分)

【解析】

(1)对比实验I、Ⅲ,溶液酸性不同,酸性越强溶液变黄色需要时间越短,说明酸性越强反应越强,实验Ⅳ做对比实验,证明只有O2很难氧化I-;

(2)淀粉遇碘单质变蓝色;

(3)四氯化碳中的碘单质溶解在KI溶液中,溶液与四氯化碳不互溶,且溶液密度比四氯化碳的小;

(4)假设1:实验Ⅲ中产生碘单质,二氧化硫在水中溶解度比二氧化碳的大,且亚硫酸的酸性比碳酸的强;假设2:在溶液中氧气将二氧化硫氧化生成硫酸;

(5)ⅲ.阳极中I-被氧化为I2,再与溶液中二氧化硫反应生成硫酸与HI,反应循环进行;

(6)对比实验I、Ⅲ、Ⅳ可知,反应与氢离子浓度有关;对比(5)中实验ii,可知酸性条件下,KI比AgI更容易氧化;由(5)中iii可知,相同条件下,与反应条件有关,电解时检出碘单质,未电解时没有检出碘单质。

(1)对比实验I、Ⅲ,溶液酸性不同,酸性越强溶液变黄色需要时间越短,说明酸性越强反应越强,实验Ⅳ做对比实验,证明只有O2很难氧化I-;

(2)淀粉遇碘单质变蓝色,溶液变蓝说明I、Ⅲ中生成了I2;

(3)四氯化碳中的碘单质溶解在KI溶液中,溶液与四氯化碳不互溶,且溶液密度比四氯化碳的小,X中现象为:溶液分层,下层为无色有机层,上层为水溶液层,呈黄色;

(4)假设1:实验Ⅲ中产生碘单质,二氧化硫在水中溶解度比二氧化碳的大,且亚硫酸的酸性比碳酸的强,溶液酸性更强,故实验II中溶液未检出I2,不是溶液中c(H+)较小所致;假设2:在溶液中氧气将二氧化硫氧化生成硫酸,反应方程式为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4;

(5)ⅲ.阳极发生反应:2I--2e-=I2,生成的I2与溶液中SO2发生反应:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,上述反应循环进行,SO2减少,SO42-增加;

(6)对比实验I、Ⅲ、Ⅳ可知,c(H+)越大,I-越容易被氧化。对比(5)中实验ii,可知酸性条件下,KI比AgI更容易氧化,即c(I-)越大,越容易被氧化。由(5)中iii可知,相同条件下,与反应条件有关,电解时检出碘单质,未电解时没有检出碘单质。

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