Question

【題目】為研究鐵鹽與亞硫酸鹽之間的反應(yīng)，某研究小組利用孔穴板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究：

小組記最的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示:

	開(kāi)始時(shí)	5min 后	3天后
實(shí)驗(yàn)I	溶液立即變?yōu)榧t褐色，比II、III中略淺	與開(kāi)始混合時(shí)一致	溶液呈黃色，底部出現(xiàn)紅褐色沉淀
實(shí)驗(yàn)II	溶液立即變?yōu)榧t褐色	紅褐色明顯變淺	溶液呈黃綠色
實(shí)驗(yàn)III	溶液立即變?yōu)榧t褐色	紅褐色變淺，比II中深	溶液呈黃色

(1)測(cè)得實(shí)驗(yàn)所用0.4mol/LFeCl3溶液及Fe(NO3)3溶液pH均約為1.0。兩溶液均呈酸性的原因是_______________(用離子方程式表示)。

(2)開(kāi)始混合時(shí)，實(shí)驗(yàn)I中紅褐色比II、III中略淺的原因是____________________________。

(3)為了探究5min后實(shí)驗(yàn)II、III中溶液紅褐色變淺的原因，小組同學(xué)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)IV；分別取少量 5min后實(shí)驗(yàn)I、II、III中溶液，加入2滴鐵氰化鉀溶液，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)II、III中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，實(shí)驗(yàn)I中無(wú)明顯變化。試用方程式解釋溶液中出現(xiàn)Fe2+的原因______________________________。

(4)針對(duì)5min后實(shí)驗(yàn)III中溶液顏色比實(shí)驗(yàn)II中深，小組同學(xué)認(rèn)為可能存在三種因素：

①Cl-可以加快Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)：

②NO3-可以______________________________；

③NO3-在酸性環(huán)境下代替Fe3+氧化了SO32-，同時(shí)消耗H+，使Fe3+水解出的Fe(OH)3較多。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)V和實(shí)驗(yàn)VI進(jìn)行因素探究：

	實(shí)驗(yàn)操作(己知Na+對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)影響)	5min后的現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)V	在2mLpH=1.0的0.4mol/L Fe(NO3)3溶液中溶解 固體，再加入2滴0.4mol/L Na2SO3溶液	溶液的紅褐色介于II、III之間
實(shí)驗(yàn)VI	在2mLpH=1.0的稀硝酸中溶解約0.19gNaNO3固體，再加 入2滴0.4mol/LNa2SO3溶液。向其中滴入少量BaCl2溶液	_______________________。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：因素①和因素②均成立，因素③不明顯。請(qǐng)將上述方案填寫(xiě)完整。

(5)通過(guò)上述時(shí)間，以下結(jié)果或推論合理的是_______________(填字母)。

a.Fe3+與SO32-同時(shí)發(fā)生水解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，且水解反應(yīng)的速率快，等待足夠長(zhǎng)時(shí)間后，將以氧化還原反應(yīng)為主

b.濃度為1.2mol/L的稀硝酸在5min內(nèi)不能將Fe2+氧化

c.向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO3)2，使其完全溶解，可用來(lái)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1的上層淸液中是否存在SO42-

Answer 1

【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+起始濃度小，水解出的Fe(OH)3少 2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+ 減慢Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng) 0.14gNaCl 無(wú)明顯現(xiàn)象 c

【解析】

(1)根據(jù)鹽的水解規(guī)律越弱越水解結(jié)合物質(zhì)中水解的原理來(lái)回答；

(2)紅褐色為氫氧化鐵的顏色，開(kāi)始混合時(shí)，實(shí)驗(yàn)I中紅褐色比Ⅱ、Ⅲ中略淺，說(shuō)明水解生成的氫氧化鐵比較少，根據(jù)水解的程度以及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素進(jìn)行分析解答；

(3)加入K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液，是檢測(cè)Fe2+的，分別取少量5min后實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液，加入2滴鐵氰化鉀溶液，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，實(shí)驗(yàn)I中無(wú)明顯變化，實(shí)驗(yàn)I中氯化鐵含量少，生成的亞鐵離子較少，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中鐵離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在減少鐵離子濃度的同時(shí)降低了pH，使水解出的氫氧化鐵變少；

(4)5min后實(shí)驗(yàn)Ⅲ中溶液顏色比實(shí)驗(yàn)Ⅱ中深，可能是氯離子的影響，也可能是硝酸根離子的影響，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中，不同的是陰離子硝酸根離子、氯離子，因素①和因素②均成立，因素③不明顯，可向硝酸鐵溶液中加入氯離子，進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，可加入氯化鈉進(jìn)行對(duì)照，需加入的氯化鈉中氯離子的物質(zhì)的量等于氯化鐵中氯離子的物質(zhì)的量，據(jù)此分析解答；

(5)根據(jù)五組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析，a．對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ5min后的現(xiàn)象分析；b．對(duì)照實(shí)驗(yàn)II、III，5min內(nèi)稀硝酸能氧化亞鐵離子；c．根據(jù)硫酸根離子的檢驗(yàn)方法分析解答，硫酸鋇不溶于酸。

(1)FeCl3及Fe(NO3)3都為強(qiáng)酸弱堿鹽，鐵離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，水解方程式為：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+；

(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中0.4mol/L FeCl3溶液2滴，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中0.4mol/L FeCl3溶液2mL，實(shí)驗(yàn)I相對(duì)于實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ，Fe3+起始濃度小，雖然越稀越水解，但水解的鐵離子數(shù)目不及實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ，且水解的速率不及實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ，水解出的Fe(OH)3少，所以開(kāi)始混合時(shí)，實(shí)驗(yàn)I中紅褐色比Ⅱ、Ⅲ中略淺；

(3)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中0.4mol/L FeCl3溶液2滴，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中0.4mol/L FeCl3溶液2mL，分別取少量5min后實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液，加入2滴鐵氰化鉀溶液，因?qū)嶒?yàn)I中氯化鐵含量少，生成的亞鐵離子較少，而實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中2Fe3++SO32-+H2O═2Fe2++2H++SO42-，生成較多的亞鐵離子，3Fe2++2[Fe(CN)6]3-═Fe3[Fe(CN)6]2↓(藍(lán)色沉淀)，加入2滴鐵氰化鉀溶液，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀；

(4)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中，不同是陰離子硝酸根離子、氯離子，針對(duì)5min后實(shí)驗(yàn)Ⅲ中溶液顏色比實(shí)驗(yàn)Ⅱ中深，可能是硝酸根離子的影響，或氯離子的影響，可能存在三種因素：①Cl-可以加快Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)；②NO3-可以減慢Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)；③NO3-在酸性環(huán)境下代替Fe3+氧化了SO32-，同時(shí)消耗H+，使Fe3+水解出的Fe(OH)3較多。因素①和因素②均成立，因素③不明顯，可向硝酸鐵溶液中加入氯離子，進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，0.4mol/L FeCl3溶液2mL含有氯離子的物質(zhì)的量為0.4mol/L×2mL×3=2.4×10-3mol，需氯化鈉的質(zhì)量為2.4×10-3mol×58.5g/mol≈0.14g；

(5)a．對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ5min后的現(xiàn)象，溶液立即變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明鐵離子水解，實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅱ紅褐色深，鐵離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但不是以氧化還原反應(yīng)為主，故a錯(cuò)誤；

b．對(duì)照實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ，實(shí)驗(yàn)Ⅲ現(xiàn)象紅褐色變淺，比II中深，說(shuō)明稀硝酸在5min內(nèi)能將Fe2+氧化，故b錯(cuò)誤；

c．向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO3)2，使其完全溶解，可用來(lái)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)I的上層清液中是否存在SO42-，若有該離子，則有白色不溶于稀硝酸的沉淀產(chǎn)生，故c正確；

故答案為c。