Question

【題目】（1）利用原電池裝置可以驗(yàn)證Fe3+與Cu2+氧化性相對(duì)強(qiáng)弱，如下圖所示。

該方案的實(shí)驗(yàn)原理是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計(jì)為原電池。寫出該氧化還原反應(yīng)的離子方程式：__________。該裝置中的負(fù)極材料是______（填化學(xué)式），正極反應(yīng)式是_______。

（2）某研究性學(xué)習(xí)小組為證明2Fe3++2I－2Fe2++I2為可逆反應(yīng)，設(shè)計(jì)如下兩種方案。

方案一：

取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，再繼續(xù)加入2mLCCl4，充分振蕩、靜置、分層，再取上層清液，滴加KSCN溶液。

①方案一中能證明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)的現(xiàn)象是______。

②有同學(xué)認(rèn)為方案一設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)密，即使該反應(yīng)為不可逆反應(yīng)也可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象，其原因是（用離子方程式表示）_____。

方案二：

設(shè)計(jì)如下圖原電池裝置，接通靈敏電流計(jì)，指針向右偏轉(zhuǎn)（注：靈敏電流計(jì)指針總是偏向電源正極），隨著時(shí)間進(jìn)行電流計(jì)讀數(shù)逐漸變小，最后讀數(shù)變?yōu)榱恪．?dāng)指針讀數(shù)變零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。

③方案二中，“讀數(shù)變?yōu)榱?/span>”是因?yàn)?/span>____________.

④“在右管中加入1mol/L FeCl2溶液”后，觀察到靈敏電流計(jì)的指針______偏轉(zhuǎn)（填“向左”、“向右”或“不”），可證明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。

Answer 1

【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Cu Fe3+ + e－ = Fe2+ 下層（CCl4層）溶液呈紫紅色，且上層清液中滴加KSCN后溶液呈血紅色 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ 該可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài) 向左

【解析】

（1）驗(yàn)證Fe3+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱時(shí)，應(yīng)將反應(yīng)Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池，原電池中銅作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)被損耗，選用金屬性弱于銅的金屬或非金屬C作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽；

（2）方案一：如該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入四氯化碳，四氯化碳層呈紫紅色，上層清液中滴加KSCN后溶液呈血紅色；但在振蕩過程中，Fe2+離子易被空氣中氧氣生成Fe3+，不能證明Fe3+未完全反應(yīng)；

方案二：圖中靈敏電流計(jì)的指針指向右，右側(cè)燒杯為正極，當(dāng)指針讀數(shù)變零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如為可逆反應(yīng)，可發(fā)生2Fe2++I22Fe3++2I-，I2被還原，指針應(yīng)偏向左。

（1）Fe3+氧化性比Cu2+強(qiáng)，可發(fā)生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+反應(yīng)，反應(yīng)中Cu被氧化，Cu電極為原電池的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+，選用金屬性弱于銅的金屬或石墨作正極，正極上Fe3+發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe3++e-=Fe2+，故答案為：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；Cu； Fe3+ + e－ = Fe2+；

（2）①若該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)中有碘單質(zhì)生成，但不足量的Fe3+不能完全反應(yīng)，溶液中依然存在Fe3+，則證明有碘單質(zhì)和Fe3+存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：向反應(yīng)后的溶液再繼續(xù)加入2mLCCl4，充分振蕩、靜置、分層，下層（CCl4層）溶液呈紫紅色，再取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，故答案為：下層（CCl4層）溶液呈紫紅色，且上層清液中滴加KSCN后溶液呈血紅色；

②在振蕩過程中，Fe2+離子易被空氣中氧氣生成Fe3+，不能證明反應(yīng)可逆，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案為：4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；

③若該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，“讀數(shù)變?yōu)榱?/span>”說明該可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故答案為：該可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)；

④當(dāng)指針讀數(shù)變零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如為可逆反應(yīng)，可發(fā)生2Fe2++I22Fe3++2I-，I2被還原，靈敏電流計(jì)指針總是偏向電源正極，指針應(yīng)偏向左，故答案為：向左。