Ответ:

Да, вода будет охлаждаться. Теплота перейдёт от более тёплой воды к холодному сосуду и льду, пока температуры не выровняются либо лёд не растает. Если сосуд герметичен и лёд не соприкасается с водой, охлаждение всё равно возможно через стенки сосуда.