Question

【題目】已知FeCl3溶液與KI溶液的反應為可逆反應，某小組同學對該反應進行實驗探究。

（1）甲同學首先進行了實驗1。

實驗 1	實驗步驟	實驗現象
	ⅰ. 取2 mL 1 mol·L-1 KI溶液， 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴（1滴約為0.05 mL，下同）。	ⅰ. 溶液呈棕黃色。
	ⅱ. 向其中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。	ⅱ. 溶液不顯紅色。

① 寫出FeCl3溶液與KI溶液反應的離子方程式_______________________。

② 加入KSCN溶液的目的是_______________________________________。

③ 甲同學認為溶液不顯紅色的原因是反應體系中c（Fe3+）太低，改進實驗方案，進行實驗2。

實驗2	實驗步驟	實驗現象
	ⅰ. 取2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液， 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴。	ⅰ. 溶液呈棕黃色。
	ⅱ. 向其中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。	ⅱ. 溶液顯紅色。
	ⅲ. 繼續加入2 mL CCl4，充分振蕩、靜置。	ⅲ. 液體分層，上層紅色消失，變為棕黃色，下層呈紫紅色。

本實驗改用0.1 mol·L-1 KI溶液的目的是_________________________________________。

用化學平衡原理解釋實驗2中加入CCl4后上層溶液紅色消失的原因________________。

（2）甲同學認為“用CCl4萃取后上層溶液仍為棕黃色”的原因是I2未被充分萃取，但乙同學查閱資料得到信息：I2、I3－在水中均呈棕黃色，兩者有如下關系：I2＋I－I3－。于是提出假設：萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I3－。

① 為驗證假設，乙同學設計并完成了實驗3。

實驗3	實驗步驟	實驗現象
	ⅰ. 取1 mL實驗2中棕黃色的上層清液，再加入2 mL CCl4， 振蕩、靜置。	ⅰ. 液體分層，上層呈黃色，下層呈紫紅色。
	ⅱ. 取1 mL飽和碘水，加入2 mL CCl4， 振蕩、靜置。	ⅱ. 液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色。

實驗3的結論是_________________________________。

② 甲同學依據乙同學的實驗設計思路，選用實驗2中的試劑，運用控制變量的方法設計了更加嚴謹的實驗，證明了平衡I2＋I－ I3－的存在。

請你補充完整他設計的實驗步驟：將實驗2中下層紫紅色溶液平均分成兩份，分裝于兩支試管中，向試管1中加入1 mL水，振蕩、靜置；向試管2中_________________。兩支試管中的現象分別為__________________________________。

Answer 1

【答案】2Fe3+＋2I- 2Fe2+＋I2 檢驗溶液中是否大量存在Fe3+ 提高平衡時溶液中的c（Fe3+） 加入CCl4后，I2被CCl4萃取，平衡2Fe3+＋2I—2Fe2+＋I2正向移動，或c（Fe3+）降低，平衡Fe3+＋3SCN—Fe（SCN）3逆向移動，或c[Fe（SCN）3]降低，所以紅色消失 萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I3－ 加入1 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液，振蕩、靜置 試管1中液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色，試管2中液體分層，上層呈黃色，下層呈紫紅色（或紫紅色變淺）

【解析】

試題（1）①根據FeCl3溶液與KI溶液的反應為可逆反應，化學方程式為 2FeCl3+2KI2KCl+2FeCl2+I2，離子方程式是2Fe3+ +2I-2Fe2+ +I2；②檢驗Fe3+常用的試劑是KSCN溶液，向溶液中滴入KSCN溶液，Fe3++3SCN-Fe（SCN）3，溶液變為血紅色。所以，此處加入KSCN溶液的目的是檢驗溶液中是否大量存在Fe3+；③FeCl3溶液與KI溶液的反應為可逆反應，c(I-)降低，平衡向左移動，c(Fe3+)增大，進而驗證甲同學的想法；在溶液中存在兩個平衡：平衡1：2Fe3++ 2I- 2Fe2++I2， 平衡2：Fe3++ 3SCN- Fe(SCN)3，加入CCl4后，I2被CCl4萃取，c（I2）減小，平衡1向右移動，c(Fe3+)減小，平衡2向左移動，c[Fe(SCN)3]降低，紅色消失；

（2）①由實驗3可知，再向1 mL實驗2中棕黃色的溶液中加2 mL CCl4，上層黃色溶質仍不能被萃取，同樣的向1 mL飽和碘水中加入2 mL CCl4，卻能夠將碘水萃取為無色，證明萃取后的溶液呈棕黃色的主要原因是存在I3－，而不是I2；②要證明平衡I2＋I－I3－的存在，需把試管1作為參照，向試管2提供與實驗2完全相同的KI溶液，所以加入的是1 mL0.1 mol·L-1KI溶液，試管1中液體分層，上層為無色，下層呈紫紅色，試管2中液體分層，上層呈黃色，即生成了I3－，下層呈紫紅色（或紫紅色變淺）。