Question

9．某小組同學設(shè)計如下實驗，研究亞鐵鹽與H₂O₂溶液的反應．
【實驗Ⅰ】
試劑：酸化的0.5mol•L^-1FeSO4溶液（pH=0.2），5% H₂O₂溶液（pH=5）

操作	現(xiàn)象
取2mL上述FeSO4溶液于試管中，加入5滴5% H2O2溶液	溶液立即變?yōu)樽攸S色，稍后，產(chǎn)生氣泡．測得反應后溶液pH=0.9
向反應后的溶液中加入KSCN溶液	溶液變紅

（1）上述實驗中H₂O₂溶液與FeSO₄溶液反應的離子方程式是2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=+2Fe³⁺+2H₂O．
（2）產(chǎn)生氣泡的原因是Fe³⁺催化下H₂O₂分解生成O₂．
【實驗Ⅱ】
試劑：未酸化的0.5mol•L^-1FeSO₄溶液（pH=3），5% H₂O₂溶液（pH=5）

操作	現(xiàn)象
取2mL 5% H2O2溶液于試管中，加入5滴上述FeSO4溶液	溶液立即變?yōu)樽攸S色，產(chǎn)生大量氣泡，并放熱，反應混合物顏色加深且有渾濁．測得反應后溶液pH=1.4

（3）將上述混合物分離，得到棕黃色沉淀和紅褐色膠體．取部分棕黃色沉淀洗凈，加4mol•L^-1鹽酸，沉淀溶解得到黃色溶液．初步判斷該沉淀中含有Fe₂O₃，經(jīng)檢驗還含有SO₄^2-．檢驗棕黃色沉淀中SO₄^2-的方法是取加入鹽酸后的黃色溶液少許于試管中，加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明棕黃色沉淀中含有SO₄^2-．
（4）對于生成紅褐色膠體的原因，提出兩種假設(shè)：
i． H₂O₂溶液氧化Fe²⁺消耗H⁺
ii．Fe²⁺氧化的產(chǎn)物發(fā)生了水解
①根據(jù)實驗II記錄否定假設(shè) i，理由是反應后溶液的pH降低．
②實驗驗證假設(shè) ii：取Fe₂（SO₄）₃溶液，加熱，溶液變?yōu)榧t褐色，pH下降，證明假設(shè) ii成立．
（5）將FeSO₄溶液加入H₂O₂溶液后，產(chǎn)生紅褐色膠體，反應的離子方程式是2Fe²⁺+4H₂O+H₂O₂=+2Fe（OH）₃（膠體）+2H⁺．
【實驗Ⅲ】
若用FeCl₂溶液替代FeSO₄溶液，其余操作與實驗 II相同，除了產(chǎn)生與 II相同的現(xiàn)象外，還生成刺激性氣味氣體，該氣體能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅但不褪色．
（6）產(chǎn)生刺激性氣味氣體的原因是H₂O₂分解反應放熱，促進Fe³⁺的水解平衡正向移動，產(chǎn)生的HCl受熱揮發(fā)．
（7）由實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亞鐵鹽與H₂O₂反應的現(xiàn)象與pH、陰離子種類、溫度、反應物用量（至少寫兩點）有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)現(xiàn)象H₂O₂溶液與FeSO₄溶液反應生成鐵離子，鐵元素化合價升高，則過氧化氫生成水；
（2）生成鐵離子，能催化過氧化氫分解生成氧氣；
（3）硫酸根離子用酸化的氯化鋇檢驗；
（4）①根據(jù)實驗II記錄反應后溶液pH=1.4，酸性增強，假設(shè)i不合理；
②根據(jù)假設(shè)ii，F(xiàn)e²⁺氧化的產(chǎn)物發(fā)生了水解，則為鐵離子水解，取硫酸鐵驗證即可；
（5）根據(jù)假設(shè)ii為過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，鐵離子發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體；
（6）用FeCl₂溶液替代FeSO₄溶液，其余操作與實驗II相同，該氣體能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅但不褪色，為HCl氣體；
（7）由實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亞鐵鹽與H₂O₂反應的現(xiàn)象與pH、陰離子種類、溫度、反應物用量有關(guān)．

解答 解：（1）H₂O₂溶液與FeSO₄溶液反應生成鐵離子和水，離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=+2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）過氧化氫在鐵離子催化作用下分解生成氧氣，故產(chǎn)生氣泡；
故答案為：Fe³⁺催化下H₂O₂分解生成O₂；
（3）硫酸根離子用酸化的氯化鋇檢驗，故檢驗棕黃色沉淀中SO₄^2-的方法是：取加入鹽酸后的黃色溶液少許于試管中，加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明棕黃色沉淀中含有SO₄^2-；
故答案為：取加入鹽酸后的黃色溶液少許于試管中，加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明棕黃色沉淀中含有SO₄^2-；
（4）①根據(jù)實驗II記錄反應后溶液pH=1.4，酸性增強，假設(shè)i中消耗氫離子，酸性減弱，pH應增大，故不合理；
故答案：反應后溶液的pH降低；
②根據(jù)假設(shè)ii，F(xiàn)e²⁺氧化的產(chǎn)物發(fā)生了水解，鐵離子水解，驗證硫酸鐵溶液中鐵離子的水解平衡即可，取Fe₂（SO₄）₃溶液，加熱，溶液變?yōu)榧t褐色，pH下降，證明假設(shè) ii成立；
故答案為：Fe₂（SO₄）₃溶液；
（5）根據(jù)假設(shè)ii，為過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，鐵離子發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體，反應為：2Fe²⁺+4H₂O+H₂O₂=+2Fe（OH）₃（膠體）+2H⁺；
故答案為：2Fe²⁺+4H₂O+H₂O₂=+2Fe（OH）₃（膠體）+2H⁺；
（6）用FeCl₂溶液替代FeSO₄溶液，其余操作與實驗II相同，H₂O₂分解反應放熱，促進Fe³⁺的水解平衡正向移動，產(chǎn)生的HCl受熱揮發(fā)；
故答案為：H₂O₂分解反應放熱，促進Fe³⁺的水解平衡正向移動，產(chǎn)生的HCl受熱揮發(fā)；
（7）由實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亞鐵鹽與H₂O₂反應的現(xiàn)象與pH、陰離子種類、溫度、反應物用量有關(guān)；
故答案為：pH、陰離子種類、溫度、反應物用量．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，側(cè)重考查學生知識綜合應用、根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)進行實驗原理分析及實驗方案設(shè)計能力，綜合性較強，注意把握物質(zhì)性質(zhì)以及對題目信息的獲取于使用，難度中等．