Question

【題目】為研究鐵鹽與亞硫酸鹽之間的反應，某研究小組利用孔穴板進行了實驗探究：

小組記最的實驗現象如下表所示:

	開始時	5min 后	3天后
實驗I	溶液立即變?yōu)榧t褐色，比II、III中略淺	與開始混合時一致	溶液呈黃色，底部出現紅褐色沉淀
實驗II	溶液立即變?yōu)榧t褐色	紅褐色明顯變淺	溶液呈黃綠色
實驗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)測得實驗所用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)開始混合時，實驗I中紅褐色比II、III中略淺的原因是____________________________。

(3)為了探究5min后實驗II、III中溶液紅褐色變淺的原因，小組同學設計了實驗IV；分別取少量 5min后實驗I、II、III中溶液，加入2滴鐵氰化鉀溶液，發(fā)現實驗II、III中出現藍色沉淀，實驗I中無明顯變化。試用方程式解釋溶液中出現Fe2+的原因______________________________。

(4)針對5min后實驗III中溶液顏色比實驗II中深，小組同學認為可能存在三種因素：

①Cl-可以加快Fe3+與SO32-的氧化還原反應：

②NO3-可以______________________________；

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

通過實驗V和實驗VI進行因素探究：

	實驗操作(己知Na+對實驗無影響)	5min后的現象
實驗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
實驗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	_______________________。

實驗結論：因素①和因素②均成立，因素③不明顯。請將上述方案填寫完整。

(5)通過上述時間，以下結果或推論合理的是_______________(填字母)。

a.Fe3+與SO32-同時發(fā)生水解反應和氧化還原反應，且水解反應的速率快，等待足夠長時間后，將以氧化還原反應為主

b.濃度為1.2mol/L的稀硝酸在5min內不能將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，可用來檢驗實驗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 0.14gNaCl 無明顯現象 c

【解析】

(1)根據鹽的水解規(guī)律越弱越水解結合物質中水解的原理來回答；

(2)紅褐色為氫氧化鐵的顏色，開始混合時，實驗I中紅褐色比Ⅱ、Ⅲ中略淺，說明水解生成的氫氧化鐵比較少，根據水解的程度以及影響化學反應速率的因素進行分析解答；

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

(4)5min后實驗Ⅲ中溶液顏色比實驗Ⅱ中深，可能是氯離子的影響，也可能是硝酸根離子的影響，實驗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，進行對照實驗，可加入氯化鈉進行對照，需加入的氯化鈉中氯離子的物質的量等于氯化鐵中氯離子的物質的量，據此分析解答；

(5)根據五組實驗的現象分析，a．對比實驗Ⅱ、Ⅲ5min后的現象分析；b．對照實驗II、III，5min內稀硝酸能氧化亞鐵離子；c．根據硫酸根離子的檢驗方法分析解答，硫酸鋇不溶于酸。

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

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

(3)實驗Ⅰ中0.4mol/L FeCl3溶液2滴，實驗Ⅱ、Ⅲ中0.4mol/L FeCl3溶液2mL，分別取少量5min后實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液，加入2滴鐵氰化鉀溶液，因實驗I中氯化鐵含量少，生成的亞鐵離子較少，而實驗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↓(藍色沉淀)，加入2滴鐵氰化鉀溶液，發(fā)現實驗Ⅱ、Ⅲ中出現藍色沉淀；

(4)實驗Ⅱ、Ⅲ中，不同是陰離子硝酸根離子、氯離子，針對5min后實驗Ⅲ中溶液顏色比實驗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；②NO3-可以減慢Fe3+與SO32-的氧化還原反應；③NO3-在酸性環(huán)境下代替Fe3+氧化了SO32-，同時消耗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，進行對照實驗，0.4mol/L FeCl3溶液2mL含有氯離子的物質的量為0.4mol/L×2mL×3=2.4×10-3mol，需氯化鈉的質量為2.4×10-3mol×58.5g/mol≈0.14g；

(5)a．對比實驗Ⅱ、Ⅲ5min后的現象，溶液立即變?yōu)榧t褐色，說明鐵離子水解，實驗Ⅲ比實驗Ⅱ紅褐色深，鐵離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應，但不是以氧化還原反應為主，故a錯誤；

b．對照實驗Ⅱ、Ⅲ，實驗Ⅲ現象紅褐色變淺，比II中深，說明稀硝酸在5min內能將Fe2+氧化，故b錯誤；

c．向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO3)2，使其完全溶解，可用來檢驗實驗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生，故c正確；

故答案為c。