Question

某同學對Cl₂與KI溶液的反應進行了實驗探究。反應裝置如下：

通入氯氣一段時間，KI溶液變為黃色。繼續通入氯氣一段時間后，溶液黃色褪去，變為無色。繼續通入氯氣，最后溶液變為淺黃綠色。
（1）已知I₂＋I^－ I₃^－ ，I₂、I₃^－在水中均呈黃色。為確定黃色溶液的成分，進行了以下實驗。

	操作	實驗現象
a	取2~3 mL黃色溶液，加入足量CCl4， 振蕩靜置。	CCl4層呈紫紅色， 水層顯淺黃色。
b	取2~3 mL飽和碘水，加入足量CCl4， 振蕩靜置。	CCl4層呈紫紅色，水層幾近無色。

 
① 實驗b的目的是                                          。
② 根據實驗a中，水層中含有的粒子有                         。
③ 實驗a中水溶液顏色變淺的原因是                                 。
④ 為保證實驗的嚴謹性，在實驗a、b的基礎上，需補充一個實驗，該實驗為       。
（2）通入氯氣，溶液由黃色變為無色，是因為氯氣將I₂氧化。已知1 mol Cl₂可氧化0．2 mol I₂，該反應的化學方程式是                                 。
（3） 根據上述實驗，請預測向淀粉-KI溶液中持續通入氯氣，可能觀察到的現象為               。

Answer 1

（1）① 對比實驗，證明實驗a中水層顯淺黃色是因為存在I₂＋I^－ I₃^－平衡，不是單一的I₂濃度降低所導致的。（2分）
② I₂、I^－、I₃^－、Cl^－、K⁺（可不寫H₂O、H⁺、OH^－）（2分）
③ 由于萃取使水溶液中I₂濃度降低，同時I₂＋I^－ I₃^－平衡逆向向移動，I₃^－濃度也降低，導致水溶液顏色變淺。（2分）
④ 取2~3 mL KI溶液，滴加少量的氯水（或通入少量氯氣，或加入少量碘單質），再加入足量CCl₄， 振蕩靜置，觀察到水層是否為黃色。（2分）
【或取少量實驗a的水層溶液滴加AgNO₃溶液，觀察是否有黃色沉淀生成。或取少量實驗a的水層溶液淀粉溶液，觀察是否變藍。】
（2）I₂＋5Cl₂＋6H₂O 10H Cl+2 H IO₃（2分）
（3）溶液先變藍后褪色（1分）

試題分析：（1）① 實驗b的目的是對比實驗，證明實驗a中水層顯淺黃色是因為存在I₂＋I^－ I₃^－平衡，不是單一的I₂濃度降低所導致的。
② 根據實驗a中，取2~3 mL黃色溶液，加入足量CCl₄， 振蕩靜置。因為KI＋Cl₂2KCl＋I₂，水層中，含有含有Cl^－、K⁺，水層顯淺黃色，說明存在I₂＋I^－ I₃^－，對可逆反應I₂、I^－、I₃^－均存在；
③ 實驗a中水溶液顏色變淺的原因是由于萃取使水溶液中I₂濃度降低，同時I₂＋I^－ I₃^－平衡逆向向移動，I₃^－濃度也降低，導致水溶液顏色變淺。
④ 為保證實驗的嚴謹性，在實驗a、b的基礎上，需補充檢驗I^－或I₂的實驗，所以答案是取2~3 mL KI溶液，滴加少量的氯水（或通入少量氯氣，或加入少量碘單質），再加入足量CCl₄， 振蕩靜置，觀察到水層是否為黃色。（或取少量實驗a的水層溶液滴加AgNO₃溶液，觀察是否有黃色沉淀生成。或取少量實驗a的水層溶液淀粉溶液，觀察是否變藍。）
（2）已知1 mol Cl₂可氧化．2 mol I₂，知Cl₂和I₂的系數比是5:1，根據氧化還原反應特點，化合價升降總數相等，判斷出I₂變為+5價，配平得I₂＋5Cl₂＋6H₂O 10HCl+2H IO₃；
（3）向淀粉-KI溶液中持續通入氯氣，可能觀察到的現象為溶液先變藍，I₂＋5Cl₂＋6H₂O 10HCl+2HIO₃所以后褪色；