Question

11．某同學在實驗室進行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉(zhuǎn)化的實驗：
實驗Ⅰ：將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺（圖1）

（1）Fe³⁺與Cu粉發(fā)生反應的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）探究白色沉淀產(chǎn)生的原因，請?zhí)顚憣嶒灧桨福?br />查閱資料：
ⅰ．SCN^-的化學性質(zhì)與I^-相似，ⅱ．2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂

實驗方案	現(xiàn)象	結論
步驟1：取4mL0.1mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	產(chǎn)生白色沉淀	CuSO4與KSCN反應產(chǎn)生了白色沉淀
：步驟2：取取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	無明顯現(xiàn)象

Cu²⁺與SCN^-反應的離子方程式為2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂．
實驗Ⅱ：將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺

實驗方案	現(xiàn)象
向3mL 0.1mol/L FeSO4溶液中加入1mL 8mol/L稀硝酸	溶液變?yōu)樽厣�，放置一段時間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色

探究上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：
查閱資料：Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺（棕色）
（3）用離子方程式解釋NO 產(chǎn)生的原因3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（4）從化學反應速率與限度的角度對體系中存在的反應進行分析：
反應Ⅰ：Fe²⁺與HNO₃反應；    反應Ⅱ：Fe²⁺與NO反應
①依據(jù)實驗現(xiàn)象，甲認為反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ慢（填“快”或“慢”）．
②乙認為反應Ⅰ是一個不可逆反應，并通過實驗證明其猜測正確，乙設計的實驗方案是取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應．
③請用化學平衡移動原理解釋溶液由棕色變?yōu)辄S色的原因Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導致溶液中Fe²⁺濃度降低，導致平衡Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺逆向移動，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，溶液由棕色變?yōu)辄S色．
（5）丙認為若生成的NO與Fe²⁺不接觸，溶液就不會出現(xiàn)棕色，請設計實驗方案，并畫出實驗裝置圖2，實現(xiàn)
Fe²⁺$\stackrel{稀HNO_{3}}{→}$Fe³⁺的轉(zhuǎn)化，同時避免出現(xiàn)此異�，F(xiàn)象．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺與Cu粉發(fā)生反應生成銅離子與亞鐵離子；
（2）圖1中得到溶液中Fe²⁺為0.2mol/L，Cu²⁺為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進行對照實驗；
由題目信息ii可知，Cu²⁺與SCN^-反應生成CuSCN沉淀，同時生成（SCN）₂；
（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強氧化性，反應生成鐵離子、NO與水；
（4）①反應速率快的反應現(xiàn)象最先表現(xiàn)；
②反應中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe²⁺，否則沒有Fe²⁺，可以用K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗；
③Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導致溶液中Fe²⁺濃度降低，導致平衡發(fā)生移動，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
（5）利用原電池原理，使NO與Fe²⁺在不同的電極區(qū)域生成．

解答 解：（1）Fe³⁺與Cu粉發(fā)生反應生成銅離子與亞鐵離子，反應離子方程式為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）由反應2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，可知圖1中得到溶液中Fe²⁺為0.2mol/L，Cu²⁺為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進行對照實驗，故實驗方案為：
步驟1：取4mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，
步驟2：取4mL 0.1mol/L FeSO₄溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，
由題目信息ii可知，Cu²⁺與SCN^-反應生成CuSCN沉淀，同時生成（SCN）₂，反應離子方程式為：2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂，
故答案為：0.1；取4mL 0.1mol/L FeSO₄溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液；2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂；
（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強氧化性，反應生成鐵離子、NO與水，反應離子方程為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）①溶液先變?yōu)樽厣�，放置一段時間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色，反應速率快的反應現(xiàn)象最先表現(xiàn)，反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ的慢，
故答案為：慢；
②反應中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe²⁺，否則沒有Fe²⁺，具體的實驗方案是：取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應，
故答案為：取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應；
③Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導致溶液中Fe²⁺濃度降低，導致平衡Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺逆向移動，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，溶液由棕色變?yōu)辄S色，
故答案為：Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導致溶液中Fe²⁺濃度降低，導致平衡Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺逆向移動，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，溶液由棕色變?yōu)辄S色；
（5）利用原電池原理，使NO與Fe²⁺在不同的電極區(qū)域生成，實驗裝置圖為，
故答案為：．

點評 本題考查反應原理的探究實驗、實驗方案設計等，注意利用對照法分析解答，較好的考查學生閱讀能力、知識獲取與遷移運用能力，注意中學常見儀器與裝置的繪畫．