Question

【題目】（1）利用原電池裝置可以驗證Fe3+與Cu2+氧化性相對強弱，如下圖所示。

該方案的實驗原理是自發進行的氧化還原反應可以設計為原電池。寫出該氧化還原反應的離子方程式：__________。該裝置中的負極材料是______（填化學式），正極反應式是_______。

（2）某研究性學習小組為證明2Fe3++2I－2Fe2++I2為可逆反應，設計如下兩種方案。

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為可逆反應的現象是______。

②有同學認為方案一設計不夠嚴密，即使該反應為不可逆反應也可能出現上述現象，其原因是（用離子方程式表示）_____。

方案二：

設計如下圖原電池裝置，接通靈敏電流計，指針向右偏轉（注：靈敏電流計指針總是偏向電源正極），隨著時間進行電流計讀數逐漸變小，最后讀數變為零。當指針讀數變零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。

③方案二中，“讀數變為零”是因為____________.

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

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+ 該可逆反應達到了化學平衡狀態 向左

【解析】

（1）驗證Fe3+與Cu2+氧化性強弱時，應將反應Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設計成原電池，原電池中銅作負極發生氧化反應被損耗，選用金屬性弱于銅的金屬或非金屬C作正極，電解質溶液為可溶性的鐵鹽；

（2）方案一：如該反應為可逆反應，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；

方案二：圖中靈敏電流計的指針指向右，右側燒杯為正極，當指針讀數變零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如為可逆反應，可發生2Fe2++I22Fe3++2I-，I2被還原，指針應偏向左。

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

（2）①若該反應為可逆反應，反應中有碘單質生成，但不足量的Fe3+不能完全反應，溶液中依然存在Fe3+，則證明有碘單質和Fe3+存在的實驗設計為：向反應后的溶液再繼續加入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+，不能證明反應可逆，反應的化學方程式為4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案為：4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；

③若該反應為可逆反應，“讀數變為零”說明該可逆反應達到了化學平衡狀態，故答案為：該可逆反應達到了化學平衡狀態；

④當指針讀數變零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如為可逆反應，可發生2Fe2++I22Fe3++2I-，I2被還原，靈敏電流計指針總是偏向電源正極，指針應偏向左，故答案為：向左。