Question

某研究小組對“Br₂和I₂能否將Fe²⁺氧化為Fe³⁺”這一課題進行實驗和探究。請你完成相關問題的回答。
(1)提出合理的假設
假設1： Br₂和I₂都可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
假設2： Br₂和I₂都不能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
假設3：
（2）實驗驗證
在大試管中加適量鐵粉，加入10 mL 稀硫酸，振蕩試管，充分反應后，鐵粉有剩余，將所得的FeSO₄溶液稀釋到200mL，備用。
實驗Ⅰ：向試管1中加入2 mL淺綠色的 FeSO₄溶液，再滴加少量紅棕色的溴水，振蕩試管，溶液為黃色；
實驗Ⅱ：向試管2中加入2 mL淺綠色的 FeSO₄溶液，再滴加少量棕黃色的碘水，振蕩試管，溶液為黃色。
（3）對實驗現象的分析與討論
①甲同學認為實驗Ⅰ的現象說明溴水能將Fe²⁺氧化，離子方程式為              。
②乙同學認為應該補充實驗，才能得出甲的結論。乙的實驗操作以及預期現象是                                                                    。
③該小組同學對實驗Ⅱ中溶液呈黃色的原因展開了討論：
可能1：碘水與 FeSO₄溶液不反應，黃色是碘水稀釋后的顏色。
可能2：                                        。
丙同學和丁同學分別設計了以下實驗方案以確定可能的原因。
丙方案：向試管2所得溶液中繼續加入0．5mLCCl₄，充分振蕩，靜置一段時間后。取出上層溶液，滴加幾滴KSCN 溶液；
丁方案：向試管2所得溶液中繼續加入加入0．5mL乙酸乙酯，充分振蕩，靜置一段時間后。取出下層溶液，滴加幾滴KSCN 溶液；
你認為          方案為最佳方案，理由是                                     。
（4）拓展延伸
①為準確測定此實驗所用的FeSO₄溶液的濃度，某同學補充了以下實驗：
滴定：量取20．00mL稀釋后得到的溶液于錐形瓶中，將0．0200mol/LKMnO₄標準溶液裝入50mL中，滴定至終點，記錄數據。重復滴定2次。平均消耗KMnO₄溶液V mL。
②計算：此實驗中所用的FeSO₄溶液的物質的量濃度=       mol/L（要求只列出算式，不需運算）。
（已知反應式：Fe²⁺ + MnO₄^－ +H⁺ — Fe³⁺ + Mn²⁺ + H₂O，未配平)

Answer 1

（1）假設3：Br₂能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺而I₂不能（2分）
（3）①2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-（2分）
②取少量實驗Ⅰ的黃色溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，溶液變為紅色。（3分）
③可能2：碘水與FeSO₄溶液發生反應生成Fe₂(SO₄)₃， Fe₂(SO₄)₃溶液也是黃色的，所以溶液的顏色沒有明顯的變化。（2分，表述合理給分）丁(2分)；理由：亞鐵離子與空氣接觸容易被氧化，丁方案中加入乙酸乙酯既可作為萃取劑又能起到液封的作用，減少空氣對實驗的影響。（3分，表述合理給分）
（4）①酸式滴定管（1分）②0．0200×V×10^-3×5 /（20×10^-3）或0．0200×V×5 /20（2分）

解析試題分析：（1）根據前兩個假設，結合溴與碘的氧化性 的強弱，提出第三個假設：Br₂能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺而I₂不能；
（3）①溴氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原成溴離子，離子方程式為2Fe²⁺＋Br₂=2Fe³⁺＋2Br^-
②需要補充的實驗目的是驗證鐵離子的存在，所以取少量實驗Ⅰ的黃色溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，溶液變為紅色，說明溴水能將Fe²⁺氧化；
③可能2是碘水與 FeSO₄溶液反應生成硫酸鐵，鐵離子的顏色也為黃色；丁方案更合理，因為乙酸乙酯的密度比水小，且不溶于水，在溶液的上層，可以起到隔絕空氣的作用，防止亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化；同時還起到萃取的作用，碘在有機溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度，所以萃取后向下層液體中滴加KSCN溶液，判斷有無鐵離子生成；
（4）①酸性高錳酸鉀溶液的氧化性強所以用酸式滴定管裝酸性高錳酸鉀溶液；②根據得失電子守恒，亞鐵離子與高錳酸根離子之間的物質的量比例關系為5Fe²⁺～MnO₄^-,所以硫酸亞鐵的濃度為0．0200×V×10^-3×5 /（20×10^-3）mol/L。
考點：考查對實驗的設計、判斷、分析能力，氧化還原反應的計算