Question

某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)向Fe（NO₃）₃溶液中滴加淀粉KI溶液后，溶液呈藍(lán)色．他們對Fe（NO₃）₃溶液中將I^-氧化的氧化劑進(jìn)行了如下探究：
【實驗】分別向FeCl₃溶液和HNO₃溶液中滴加淀粉KI溶液后，發(fā)現(xiàn)溶液均顯藍(lán)色．
（1）FeCl₃溶液與KI溶液反應(yīng)的離子方程式為

 

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（2）KI與HNO₃反應(yīng)的離子方程式為I^-+H⁺+NO₃^-→NO↑+I₂+H₂O（未配平），反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

 

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【提出假設(shè)】假設(shè)1：氧化劑只有Fe³⁺
假設(shè)2：氧化劑只有NO₃^-（H⁺）
【設(shè)計實驗方案，驗證假設(shè)】
（3）請設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)
供選試劑：0.2mol?L^-1的Fe（NO₃）₃溶液、0.2mol?L^-1的KI溶液、0.01mol?L^-1的KMnO₄酸性溶液、0.01mol?L^-1的KSCN溶液、CCl₄溶液、淀粉溶液．（提示：NO₃^-在不同條件下的還原產(chǎn)物較復(fù)雜，有時難以觀察到氣體產(chǎn)生）

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
①取5ml0.2mol?L-1的Fe（NO3）3溶液和5ml0.2mol?L-1的KI溶液，充分反應(yīng)后加入5ml CCl4溶液，振蕩靜置，取上層溶液，分置于A、B兩支試管中
②   ③	若溶液不變紅色，則假設(shè)1成立，否則假設(shè)1不成立； 若溶液顯紫色，則假設(shè)2成立，否則假設(shè)2不成立

【思考與交流】（4）若Fe（NO₃）₃與KI反應(yīng)的過程中，F(xiàn)e³⁺和NO₃^-（H⁺）均參與氧化I^-，則上述實驗中步驟②和③的預(yù)期現(xiàn)象分別是什么？

 

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Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）鐵離子具有氧化性，碘離子具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（2）根據(jù)電子守恒、元素守恒配平方程式，得到氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比；
（3）鐵離子的還原產(chǎn)物是亞鐵離子，根據(jù)反應(yīng)后的產(chǎn)物是否有亞鐵離子檢驗鐵離子的氧化性是否表現(xiàn)出來：加入硫氰化鉀，若變紅，則含鐵離子，此時鐵離子沒有表現(xiàn)氧化性，硝酸表現(xiàn)氧化性；加入高錳酸鉀，若顯示紫色，則溶液不含亞鐵離子，鐵離子不變化，沒有表現(xiàn)氧化性，硝酸表現(xiàn)氧化性；
（4）鐵離子的還原產(chǎn)物是亞鐵離子，能使高錳酸鉀褪色，鐵離子遇到硫氰化鉀顯紅色，據(jù)此回答．

解答： 解：（1）鐵離子具有氧化性，碘離子具有還原性，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（2）反應(yīng)I^-+H⁺+NO₃^-→NO↑+I₂+H₂O中，N的化合價降低了3價，所以NO₃^-是氧化劑，碘元素的化合價升高了2價，所以碘離子是還原劑，根據(jù)電子守恒，N元素系數(shù)是2，碘離子前邊是6，碘單質(zhì)前邊是3，根據(jù)電荷守恒，氫離子前邊是8，水前邊是4，即6I^-+8H⁺+2NO₃^-=2NO↑+3I₂+4H₂O，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1：3，
故答案為：1﹕3；
（3）取5ml0.2mol?L^-1的Fe（NO₃）₃溶液和5ml0.2mol?L^-1的KI溶液，充分反應(yīng)后加入5ml CCl₄溶液，振蕩靜置，取上層溶液，分置于A、B兩支試管中，向試管A中加入1～2滴0.01 mol?L^-1的KSCN溶液，若不變紅色，則沒有鐵離子，氧化劑只有Fe³⁺，向試管B中加入1～2滴0.01 mol?L^-1的KMnO₄酸性溶液，若溶液顯紫色，則不含亞鐵離子，鐵離子沒有表現(xiàn)氧化性，氧化劑只有NO₃^-（H⁺），故答案為：

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
②向試管A中加入1～2滴0.01 mol?L-1的KSCN溶液 ③向試管B中加入1～2滴0.01 mol?L-1的 KMnO4酸性溶液

（4）若Fe（NO₃）₃與KI反應(yīng)的過程中，F(xiàn)e³⁺和NO₃^-（H⁺）均參與氧化I^-，即溶液中含亞鐵離子，還有鐵離子，則步驟②中溶液變紅色，步驟③中溶液不顯紫色，
故答案為：步驟②中溶液變紅色，步驟③中溶液不顯紫色．

點評：本題是一道實驗探究題，涉及離子的檢驗以及實驗方案的設(shè)計知識，難度較大．