Question

常溫下，將FeCl₃溶液和KI溶液混合，發生如下反應：
2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂
某研究小組為了證明FeCl₃溶液和KI溶液的反應存在一定限度，設計了如下實驗：取5mL 0.1mol?L^-1 KI溶液，滴加0.1mol?L^-1 FeCl₃溶液5～6滴，充分反應后溶液呈黃褐色，加入2mL CCl₄溶液，振蕩后靜置，取上層溶液，滴加KSCN試劑，觀察實驗現象．
已知：v（正）=k?c^m（I^-）?cⁿ（Fe³⁺）（k為常數）
根據以上信息回答下列問題：
（1）能夠證明反應存在限度的現象是

 

．加入四氯化碳的作用是

 

．
（2）甲同學按上述步驟進行實驗，結果并未觀察到預期現象，推測可能原因是反應后溶液中Fe³⁺濃度過低．為此，甲又做了下列對比實驗，實驗結果記錄如下：

氯化鐵溶液用量	10滴	20滴	30滴	2mL	3mL	4mL
萃取后上層溶液顏色	黃色	黃色	黃色	較深黃色	黃色略帶紅色	黃紅色
加入KSCN溶液后顏色	不變紅	不變紅	略變紅	偏血紅色	血紅色	血紅色

分析實驗記錄，甲認為導致Fe³⁺濃度過低的原因是

 

；乙同學結合平衡移動的知識，認為還有一個原因是

 

．
（3）該反應的平衡常數表達式為

 

．
（4）已知改變I^-、Fe³⁺的濃度，正反應速率對應數值如下表所示：

	c（I-）/mol?L-1	c（Fe3+）/mol?L-1	v/mol?L-1?s-1
①	0.20	0.80	0.032k
②	0.60	0.40	0.144k
③	0.80	0.20	0.128k

分析表中數據，I^-濃度對反應速率的影響

 

Fe³⁺濃度對反應速率的影響（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是（寫出計算過程）

 

．
（5）現將反應2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂設計成如圖所示的原電池
①能說明反應達到平衡的標志是

 

（填序號）．
a．電流計讀數為零            b．電流計指針不再偏轉且不為零
c．電流計指針偏轉角度最大    d．甲燒杯中溶液顏色不再改變
②反應達平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，此時

 

（填“甲“或“乙”）中石墨電極為負極，對應的電極反應方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）KSCN溶液是檢驗Fe³⁺的試劑，通過三價鐵離子是否剩余來判斷KI溶液和FeCl₃溶液反應的限度；加入四氯化碳的作用是 萃取碘單質，排除對后續實驗顏色觀察的干擾；
（2）根據實驗記錄分析，加入氯化鐵的量過少，導致鐵離子濃度過��； 用四氯化碳萃取碘，促進平衡正向移動，導致鐵離子濃度過��；
（3）根據反應的方程式可寫出該反應的平衡常數表達式；
（4）選用表中數據①③，列式k?0.2^m?0.8ⁿ=0.032k；k?0.8^m?0.2ⁿ=0.128k，計算得m＞n或m=2，n=1，則I^-濃度對反應速率的影響大于Fe³⁺濃度；
（5）反應達到平衡時，正逆反應速率相等，沒有電子發生轉移；
（2）反應達到平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，Fe²⁺濃度增大，平衡逆向移動，則Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺．

解答：解：（1）可以用KSCN溶液，來檢驗三價鐵是否剩余，若果溶液顯紅色，說明三價鐵剩余，KI溶液和FeCl₃溶液反應不徹底，反之則進行徹底；因為碘水有顏色，加入四氯化碳的作用是 萃取碘單質，排除對后續實驗顏色觀察的干擾，故答案為：上層溶液呈血紅色；萃取碘單質，排除對后續實驗顏色觀察的干擾；
（2）根據實驗記錄分析，導致Fe³⁺濃度過低的原因是加入氯化鐵的量過少，導致鐵離子濃度過�。灰彝瑢W結合平衡移動的知識，認為還有一個原因是 用四氯化碳萃取碘，促進平衡正向移動，導致鐵離子濃度過�。�故答案為：加入氯化鐵的量過少，導致鐵離子濃度過小；用四氯化碳萃取碘，促進平衡正向移動，導致鐵離子濃度過小；
（3）根據反應的方程式可寫出該反應的平衡常數表達式為

c2(Fe2+)?c(I2)

c2(Fe3+)?c2(I-)

，故答案為：

c2(Fe2+)?c(I2)

c2(Fe3+)?c2(I-)

；
（4）選用表中數據①③，得k?0.2^m?0.8ⁿ=0.032k；k?0.8^m?0.2ⁿ=0.128k，即4^m-n=4，則m＞n或m=2，n=1，則I^-濃度對反應速率的影響大于Fe³⁺濃度．故答案為：大于，選用數據①③，得或k?0.2^m?0.8ⁿ=0.032k；k?0.8^m?0.2ⁿ=0.128k，即4^m-n=4，則m＞n或m=2，n=1，則I^-濃度對反應速率的影響大于Fe³⁺濃度；
（5）①a、當電流計為零時，說明沒有電子發生轉移，則反應達到平衡，故a正確； b．電流計指針不再偏轉且不為零，說明反應勻速進行，未達平衡，故b錯誤；
c．電流計指針偏轉角度最大，說明反應正在進行，未達平衡，速率達最大值，故c錯誤；    d．甲燒杯中溶液顏色不再改變，說明各物質濃度不在改變，已達平衡，故d正確；故選a、d；
②反應達到平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，Fe²⁺濃度增大，平衡逆向移動，則Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺，發生2Fe²⁺-2e^-=2Fe³⁺，甲為負極，
故答案為：甲；2Fe²⁺-2e^-=2Fe³⁺．

點評：本題綜合考查化學反應速率和化學平衡、電解質和原電池知識等，為高考常見題型和考點，題目難度中等．