Question

【題目】探究0.5mol/L FeCl3溶液（pH=1）與不同金屬反應(yīng)時的多樣性的原因。 (各組實(shí)驗(yàn)中：所用FeCl3溶液體積相同；金屬過量；靜置、不振蕩）

實(shí)驗(yàn)	金屬	現(xiàn)象及產(chǎn)物檢驗(yàn)
I	鎂條	立即產(chǎn)生大量氣體；金屬表面變黑，該黑色固體能被磁鐵吸引；液體顏 色由棕黃色逐漸變?yōu)榧t褐色；片刻后氣泡減少；金屬表面覆蓋有紅褐色沉淀，此時取反應(yīng)后的液體， 滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍(lán)色沉淀。
II	銅粉	無氣體產(chǎn)生；溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色；取反應(yīng)后的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍(lán)色沉淀。

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)I的現(xiàn)象，推測紅褐色液體為膠體，并用光束照射該液體，在與光束垂直的方向觀察到_________得以證實(shí)。

（2）已知Fe和Fe3O4均能被磁鐵吸引。

①為了確定黑色固體的成分是否含有Fe和Fe3O4，重復(fù)實(shí)驗(yàn)I，及時取少量鎂條表面生成的黑色粉末，洗凈后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)如下：

該實(shí)驗(yàn)說明黑色固體中一定含有_________，結(jié)合現(xiàn)象寫出判斷的理由_________。

②除上述結(jié)論外，分析實(shí)驗(yàn)I的現(xiàn)象，可知被還原得到的產(chǎn)物一定還有_________。

（3）實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ現(xiàn)象的差異，與Fe3+、Mg2+、Fe2+、H+、Cu2+的氧化性強(qiáng)弱有關(guān)，其順序是Mg2+<Fe2+<_________。

（4）繼續(xù)研究0.5mol/L FeCl3溶液（pH=1）與Fe的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)	金屬	現(xiàn)象及產(chǎn)物檢驗(yàn)
Ⅲ	鐵粉	持續(xù)產(chǎn)生少量氣體；一段時間后，溶液顏色變淺，底部有紅褐色沉 淀，經(jīng)檢驗(yàn)，溶液pH=4；含有Fe2+，無Fe3+。
Ⅳ	鐵絲	無明顯的氣泡產(chǎn)生；一段時間后，溶液變?yōu)闇\綠色，經(jīng)檢驗(yàn)，溶液 pH=2，含有Fe2+和Fe3+；Fe3+被還原的量多于實(shí)驗(yàn)Ⅲ。

①實(shí)驗(yàn)Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有_________。

②已知：相同條件下，H+在溶液中的移動速率遠(yuǎn)大于Fe3+。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)I、Ⅱ，由反應(yīng)中金屬表面離子濃度的變化，推測實(shí)驗(yàn)III、IV現(xiàn)象差異的原因:_________。

Answer 1

【答案】一條光亮的“通路” Fe 濾紙ⅱ上無明顯現(xiàn)象，說明Fe3O4不能溶解產(chǎn)生Fe2+，所以濾紙ⅰ上粉末附近變藍(lán)只能是Fe被氧化產(chǎn)生Fe2+ H2、Fe2+ H+ ＜ Cu2+ ＜ Fe3+ Fe ＋ 2H+ = Fe2+ ＋ H2↑，F(xiàn)e3+ ＋ 3H2O Fe(OH)3 ＋ 3H+（ Fe ＋ 2Fe3+ = 3Fe2+） 由I、Ⅲ可知，金屬與Fe3+、H+反應(yīng)速率快時，因H+移動速率大，其濃度在金屬表面變化小，易被還原，促使Fe3+水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反應(yīng)慢，Fe表面Fe3+能及時補(bǔ)充，且由Ⅱ知Fe3+的氧化性強(qiáng)，利于Fe3+還原

【解析】

（1）膠體的重要性質(zhì)就是具有丁達(dá)爾效應(yīng)——用平行光照射時，從側(cè)面能看到一條光亮的“通路”；（2）①由實(shí)驗(yàn)所得的黑色粉末與純Fe3O4作對比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Fe3O4并不能與所加的試劑（含K3[Fe(CN)6]的3%NaCl溶液）發(fā)生作用，而黑色粉末能，從而間接證明了能與所加試劑發(fā)生作用的是鐵粉；所以原黑色粉末中一定有鐵粉，是鐵粉被氧化產(chǎn)生了Fe2+；②從“立即產(chǎn)生大量氣泡”判斷產(chǎn)物中有氫氣，從“加K3[Fe(CN)6]產(chǎn)生藍(lán)色沉淀”判斷產(chǎn)物中有Fe2+；（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ現(xiàn)象，以及金屬活動性順序表，金屬離子氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?/span>Mg2+<Fe2+<H+ ＜ Cu2+ ＜ Fe3+，注意Fe3+的特殊強(qiáng)氧化性即可。（4）①實(shí)驗(yàn)Ⅲ中產(chǎn)生氣泡是發(fā)生反應(yīng)：Fe ＋2H+ =Fe2+＋H2↑，產(chǎn)生紅褐色沉淀是發(fā)生反應(yīng)：Fe3+＋3H2O Fe(OH)3 ＋3H+，有Fe2+無Fe3+，說明發(fā)生了反應(yīng)：Fe＋2Fe3+ = 3Fe2+；②用好題給信息“相同條件下，H+在溶液中的移動速率遠(yuǎn)大于Fe3+”是解題的關(guān)鍵。由I、Ⅲ可知，金屬與Fe3+、H+反應(yīng)速率快時，因H+移動速率大，其濃度在金屬表面變化小，易被還原，促使Fe3+水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反應(yīng)慢，Fe表面Fe3+能及時補(bǔ)充，且由Ⅱ知Fe3+的氧化性強(qiáng)，利于Fe3+還原。