Question

【題目】某實驗小組同學設計實驗，完成Cu和 Fe2(SO4)3溶液的反應，用 KSCN 溶液檢驗是否還存在 Fe3+。

實驗 I：

已知： i． Cu2+ CuSCN↓（白色） + (SCN)2（黃色）

ii． (SCN)2的性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似

iii． CuSCN溶于稀硝酸，發(fā)生反應 CuSCN+HNO3==CuSO4+N2+CO2+H2O(未配平)

（1） 依據(jù)現(xiàn)象i可預測該反應的離子方程式為__________________________。

（2） 該小組同學查閱資料認為現(xiàn)象ii中的白色沉淀可能為CuSCN，設計實驗進行驗證。

實驗II： 取少量實驗I中的白色沉淀于試管中_______________________,證明該白色沉淀為CuSCN。（補充所加試劑及實驗現(xiàn)象）

（3）該小組同學繼續(xù)探究白色沉淀的成因，進行如下實驗，

實驗III：

在實驗III中：

①寫出現(xiàn)象i中生成白色沉淀的離子方程式____________。

②試劑A為___________。

③根據(jù)現(xiàn)象iii結合化學用語及必要的文字解釋Fe2+能加快沉淀生成的原因______。

（4）有的同學認為實驗III不能充分證明其結論，并補充實驗IV如下：

取2mL0.1 mol/L Fe2(SO4)3滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液后，溶液變紅，然后滴加2mL0.1mol/LCuSO4混合溶液于試管中， _____________________（現(xiàn)象）說明白色沉淀不是由Fe3+與SCN- 生成，且Fe3+不能加快CuSCN的生成。

（5）改變實驗I銅的用量，設計實驗V

該小組同學認為實驗V中現(xiàn)象ii紅色褪去與平衡移動有關，解釋為____________。

Answer 1

【答案】 Cu +2 Fe3+ === Cu2+ + 2Fe2+ 加入少量稀硝酸后，白色沉淀溶解，溶液變藍，有氣泡生成 Cu2+ +4 SCN- === CuSCN + 2（SCN）2 2mL 0.2mol/L FeSO4 生成的（SCN）2氧化Fe2+發(fā)生反應（SCN）2+2Fe2+=2 Fe3++2SCN- ，SCN-離子濃度增加，生成沉淀的反應速率加快 短時間內(nèi)無明顯變化，溶液顏色仍為紅色 溶液發(fā)生反應Fe3+ + SCN- Fe(SCN)3，當振蕩試管時，溶液中銅離子與硫氰根反應生成白色沉淀CuSCN，降低了硫氰根離子的濃度，上述平衡逆移，溶液褪色

【解析】試題分析：根據(jù)實驗現(xiàn)象和題中信息可知，向硫酸鐵溶液中加入足量的銅粉后，充分振蕩，溶液變?yōu)樗{綠色，說明銅可以被硫酸鐵溶液溶解，生成硫酸銅和硫酸亞鐵；取少量上面實驗所得的清液，向其中加入少量的硫氰化鉀溶液，立即出現(xiàn)白色沉淀，溶液局部變化紅色，振蕩后紅色迅速褪去，說明SCN-可以與Cu2+反應，依據(jù)題中信息可知，Cu2+可以把SCN-氧化為黃色的(SCN)2。同時生成白色的CuSCN沉淀。

（1）依據(jù)現(xiàn)象i可預測該反應的離子方程式為Cu +2 Fe3+ === Cu2+ + 2Fe2+ 。

（2）由題中信息可知，CuSCN可溶于稀硝酸，生成CuSO4、N2和CO2等，因此，可以據(jù)此設計實驗進行驗證現(xiàn)象ii中的白色沉淀可能為CuSCN。實驗方案如下：取少量實驗I中的白色沉淀于試管中，加入少量稀硝酸后，白色沉淀溶解，溶液變藍，有氣泡生成,證明該白色沉淀為CuSCN。

（3）在實驗III中探究白色沉淀的成因，根據(jù)控制變量法，試劑A為2mL 0.2mol/L FeSO4溶液，綜合分析本組實驗現(xiàn)象可知，該白色沉淀的成分與硫酸亞鐵無關，但是硫酸亞鐵中的亞鐵離子對生成白色沉淀的反應有催化作用，故白色沉淀與銅元素和硫氰化鉀有關，只能是CuSCN。

①現(xiàn)象i中生成白色沉淀的離子方程式Cu2+ +4 SCN- === CuSCN + 2（SCN）2 。

②試劑A為2mL 0.2mol/L FeSO4 。

③由題中信息可知，(SCN)2的性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似，可以把Fe2+氧化為Fe3+，本身被還原為SCN-。根據(jù)現(xiàn)象iii可知，F(xiàn)e2+能加快沉淀生成的原因是：生成的(SCN)2可以被Fe2+還原為SCN-離子，該反應的離子方程式為（SCN）2+2Fe2+=2 Fe3++2SCN- ，SCN-離子濃度增加，生成沉淀的反應速率加快。

（4）有的同學認為實驗III不能充分證明其結論，因為沒有排除Fe3+對生成CuSCN的影響，故設計實驗IV如下：取2mL0.1 mol/L Fe2(SO4)3滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液后，溶液變紅，然后滴加2mL0.1mol/LCuSO4混合溶液于試管中，短時間內(nèi)無明顯變化，溶液顏色仍為紅色 ，說明白色沉淀不是由Fe3+與SCN- 生成，且Fe3+不能加快CuSCN的生成。

（5）該小組同學認為實驗V中現(xiàn)象ii紅色褪去與平衡移動有關，因為溶液中發(fā)生反應Fe3+ + SCN- Fe(SCN)3，當振蕩試管時，溶液中銅離子與硫氰根反應生成白色沉淀CuSCN，降低了硫氰根離子的濃度，上述平衡逆移，溶液褪色。