Question

18．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．实验如图1所示：

（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的反应到达化学平衡状态．
（2）ⅲ是ⅱ的对比实验，目的是排除ⅱ中溶液稀释对颜色的变化造成的影响．
（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：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）根据氧化还原反应的规律，该同学推测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⁺．用图2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型管左管中滴加0.01mol/L AgNO₃溶液．产生的现象证实了其推测．该现象是左管出现黄色沉淀，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转化的原因是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，不同的操作是向U型管右管中滴加0.01mol/LFeSO₄溶液．
（6）实验Ⅰ中，还原性：I^-＞Fe²；而实验Ⅱ中，还原性Fe^2-＞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．

Answer 1

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）i．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； 
ii．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：溶液稀释对颜色的变化；
（3）i．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：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； 
ii．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：左管出现黄色沉淀，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：向U型管右管中滴加0.01mol/L FeSO₄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．