Question

16．某課外小組研究Fe³⁺與I^-發(fā)生反應的速度關系和平衡移動原理的應用．
（1）寫FeCl₃溶液和KI溶液的離子方程式：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂．
（2）在其他條件不變時，上述反應達到平衡后，取2mL，平衡混合物加入2mL苯充分振蕩萃�。ㄌ畈僮髅�稱）．所看到的實驗現(xiàn)象是分層，上層為紫色（淺紫色到紫紅色均可），下層接近無色，化學平衡將向正反應方向（或右）移動．
（3）由于Fe³⁺與I₂水的稀溶液顏色接近，肉眼比較難區(qū)分上述反應是否發(fā)生，如果要看到發(fā)生反應則應有的操作及實驗現(xiàn)象是取少量反應后的溶液于小試管中，滴加淀粉溶液，可觀察到溶液變藍色．該小組同學希望通過鑒別Fe²⁺得到目的，取樣加入2滴黃色K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀）溶液，生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀．該反應的離子方程式為3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．
（4）Fe³⁺與I^-發(fā)生反應的正反應速率v與c（Fe³⁺）和c（I^-）的關系為v=kc^m（Fe³⁺）cⁿ（I^-）（k為常數(shù)）

	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

通過表中數(shù)據(jù)計算的m=1；n=2．
（5）現(xiàn)有0.10mol•L^-1 FeCl₃溶液和0.10mol•L^-1 KI溶液各2mL在試管中充分反應達到平衡，測得平衡時c（Fe³⁺）變?yōu)?.01mol•L^-1，沒有碘固體析出，試計算此條件下該反應的平衡常數(shù)K=3.2×10³．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺具有氧化性，I^-具有還原性，二者可發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和I₂，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（2）碘單質(zhì)在有機溶劑苯中的溶解度較大，在水中溶解度較小，加入苯振蕩后發(fā)生萃取現(xiàn)象，下層幾乎為無色，上層為紫色；由于溶液中碘單質(zhì)較小，則平衡向著正向移動；
（3）淀粉遇到碘單質(zhì)顯示藍色，據(jù)此進行檢驗；產(chǎn)生特征藍色沉淀的離子反應方程式是：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；
（4）將表中的三組數(shù)據(jù)代入公式v=kc^m（Fe³⁺）cⁿ（I^-）（k為常數(shù)）得m和n的值；
（5）根據(jù)反應方程式計算出達到平衡時各組分的濃度，然后結合化學平衡常數(shù)表達式及反應2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂進行計算．

解答 解：（1）Fe³⁺具有氧化性，I^-具有還原性，二者可發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和I₂，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，
故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（2）2mL平衡混合物加入2mL苯充分振蕩，苯要萃取平衡混合物中的I₂，由于苯的密度比水小，故上層是溶有I₂的苯，為紫色，下層溶液中I₂的量減小，平衡向正反應方向移動，
故答案為：萃��；分層，上層為紫色（淺紫色到紫紅色均可），下層接近無色；正反應方向（或右）；
（3）Fe³⁺和I₂水的稀溶液顏色接近，根據(jù)碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍色，可加入淀粉溶液，操作方法及現(xiàn)象為：取少量反應后的溶液于小試管中，滴加淀粉溶液，可觀察到溶液變藍色；取樣加入2滴黃色K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀）溶液，生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀，該反應的離子方程式為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，
故答案為：取少量反應后的溶液于小試管中，滴加淀粉溶液，可觀察到溶液變藍色；3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓
（4）將表中的三組數(shù)據(jù)代入公式v=kc^m（Fe³⁺）cⁿ（I^-）（k為常數(shù)）可得：
①0.80^m×0.20ⁿ=0.032K，
②0.40^m×0.60ⁿ=0.144K，
③0.20^m×0.80ⁿ=0.128K，
聯(lián)立解得：m=1、n=2，
故答案為：1；2；
（5）平衡時c（Fe³⁺）變?yōu)?.01 mol/L，則消耗的鐵離子的物質(zhì)的量為：n（Fe³⁺）=0.10×2×10^-3mol-0.01×4×10^-3mol=1.6×10^-4mol，
則生成的濃度為：c（Fe²⁺）=$\frac{1.6×1{0}^{-4}mol}{4×1{0}^{-3}L}$=0.04 mol•L^-1，
消耗的碘離子的物質(zhì)的量為：n（I^-）=1.6×10^-4mol，
平衡時碘離子的濃度為：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，生成碘單質(zhì)的濃度為：c（I₂）=$\frac{\frac{1}{2}×1.6×1{0}^{-4}mol}{4×1{0}^{-3}L}$=0.02mol/L，
再由化學平衡常數(shù)公式及反應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，
故答案為：3.2×10³．

點評 本題考查化學反應速率的影響、化學平衡及化學平衡常數(shù)的計算，題目難度中等，注意掌握化學反應速率及其影響，明確化學平衡、化學平衡常數(shù)的計算方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．