Question

16．某课外小组研究Fe³⁺与I^-发生反应的速度关系和平衡移动原理的应用．
（1）写FeCl₃溶液和KI溶液的离子方程式：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂．
（2）在其他条件不变时，上述反应达到平衡后，取2mL，平衡混合物加入2mL苯充分振荡萃取（填操作名称）．所看到的实验现象是分层，上层为紫色（浅紫色到紫红色均可），下层接近无色，化学平衡将向正反应方向（或右）移动．
（3）由于Fe³⁺与I₂水的稀溶液颜色接近，肉眼比较难区分上述反应是否发生，如果要看到发生反应则应有的操作及实验现象是取少量反应后的溶液于小试管中，滴加淀粉溶液，可观察到溶液变蓝色．该小组同学希望通过鉴别Fe²⁺得到目的，取样加入2滴黄色K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液，生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀．该反应的离子方程式为3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．
（4）Fe³⁺与I^-发生反应的正反应速率v与c（Fe³⁺）和c（I^-）的关系为v=kc^m（Fe³⁺）cⁿ（I^-）（k为常数）

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

通过表中数据计算的m=1；n=2．
（5）现有0.10mol•L^-1 FeCl₃溶液和0.10mol•L^-1 KI溶液各2mL在试管中充分反应达到平衡，测得平衡时c（Fe³⁺）变为0.01mol•L^-1，没有碘固体析出，试计算此条件下该反应的平衡常数K=3.2×10³．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺具有氧化性，I^-具有还原性，二者可发生氧化还原反应生成Fe²⁺和I₂，据此写出反应的离子方程式；
（2）碘单质在有机溶剂苯中的溶解度较大，在水中溶解度较小，加入苯振荡后发生萃取现象，下层几乎为无色，上层为紫色；由于溶液中碘单质较小，则平衡向着正向移动；
（3）淀粉遇到碘单质显示蓝色，据此进行检验；产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式是：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；
（4）将表中的三组数据代入公式v=kc^m（Fe³⁺）cⁿ（I^-）（k为常数）得m和n的值；
（5）根据反应方程式计算出达到平衡时各组分的浓度，然后结合化学平衡常数表达式及反应2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂进行计算．

解答 解：（1）Fe³⁺具有氧化性，I^-具有还原性，二者可发生氧化还原反应生成Fe²⁺和I₂，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，
故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（2）2mL平衡混合物加入2mL苯充分振荡，苯要萃取平衡混合物中的I₂，由于苯的密度比水小，故上层是溶有I₂的苯，为紫色，下层溶液中I₂的量减小，平衡向正反应方向移动，
故答案为：萃取；分层，上层为紫色（浅紫色到紫红色均可），下层接近无色；正反应方向（或右）；
（3）Fe³⁺和I₂水的稀溶液颜色接近，根据碘单质遇到淀粉显示蓝色，可加入淀粉溶液，操作方法及现象为：取少量反应后的溶液于小试管中，滴加淀粉溶液，可观察到溶液变蓝色；取样加入2滴黄色K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液，生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，该反应的离子方程式为：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，
故答案为：取少量反应后的溶液于小试管中，滴加淀粉溶液，可观察到溶液变蓝色；3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓
（4）将表中的三组数据代入公式v=kc^m（Fe³⁺）cⁿ（I^-）（k为常数）可得：
①0.80^m×0.20ⁿ=0.032K，
②0.40^m×0.60ⁿ=0.144K，
③0.20^m×0.80ⁿ=0.128K，
联立解得：m=1、n=2，
故答案为：1；2；
（5）平衡时c（Fe³⁺）变为0.01 mol/L，则消耗的铁离子的物质的量为：n（Fe³⁺）=0.10×2×10^-3mol-0.01×4×10^-3mol=1.6×10^-4mol，
则生成的浓度为：c（Fe²⁺）=$\frac{1.6×1{0}^{-4}mol}{4×1{0}^{-3}L}$=0.04 mol•L^-1，
消耗的碘离子的物质的量为：n（I^-）=1.6×10^-4mol，
平衡时碘离子的浓度为：c（I^-）=?$\frac{0.10×2×1{0}^{-3}mol-1.6×1{0}^{-4}mol}{4×1{0}^{-3}L}$=0.01 mol•L^-1，生成碘单质的浓度为：c（I₂）=$\frac{\frac{1}{2}×1.6×1{0}^{-4}mol}{4×1{0}^{-3}L}$=0.02mol/L，
再由化学平衡常数公式及反应2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂可知：K=$\frac{0.0{4}^{2}×0.02}{0.0{1}^{2}×0.0{1}^{2}}$=3.2×10³，
故答案为：3.2×10³．

点评 本题考查化学反应速率的影响、化学平衡及化学平衡常数的计算，题目难度中等，注意掌握化学反应速率及其影响，明确化学平衡、化学平衡常数的计算方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．