Question

【題目】某實驗小組同學依據(jù)資料深入探究Fe3＋在水溶液中的行為。

資料：

ⅰ.Fe3＋在水溶液中以水合鐵離子的形式存在，如[Fe(H2O)6]3＋；[Fe(H2O)6]3＋發(fā)生如下水解反應(yīng)：

[Fe(H2O)6]3＋(幾乎無色)＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3－n(黃色)＋nH3O＋(n＝0～6)；

ⅱ.[FeCl4(H2O)2]－為黃色。

進行實驗：

【實驗Ⅰ】

【實驗Ⅱ】

分別用試管①、③中的試劑作為待測液，用色度計測定其透光率。透光率越小，溶液顏色越深；透光率越大，溶液顏色越淺。

Fe(NO3)3溶液透光率隨溫度變化曲線　FeCl3溶液透光率隨溫度變化曲線

（1）實驗Ⅰ中，試管②溶液褪色的原因是_________________________________________。

（2）實驗Ⅰ中，試管③溶液呈棕黃色與[FeCl4(H2O)2]－有關(guān)，支持此結(jié)論的實驗現(xiàn)象是_____________________________________________________________________________。

（3）由實驗Ⅱ圖甲、乙可知：加熱時，溶液顏色________(填“變淺”“變深”或“不變”)。

（4）由實驗Ⅱ，可以得出如下結(jié)論：

【結(jié)論一】FeCl3溶液中存在可逆反應(yīng)：[FeCl4(H2O)2]－＋4H2O[Fe(H2O)6]3＋＋4Cl－得出此結(jié)論的理由是_______________________________________________________。

【結(jié)論二】結(jié)論一中反應(yīng)的ΔH________(填“>0”或“<0”)。

（5）實驗小組同學重新設(shè)計了一個實驗證明(4)中結(jié)論一。實驗方案：取試管①中溶液，_______________________(請描述必要的實驗操作和現(xiàn)象)。

Answer 1

【答案】 由已知：[Fe(H2O)6]3＋＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3－n＋nH3O＋，加入HNO3后，c(H＋)增大，導致平衡逆向移動，溶液由黃色變?yōu)闊o色 試管②、④中分別加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液呈黃色 變深 升高或降低相同溫度時，F(xiàn)eCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe(NO3)3溶液，說明在FeCl3溶液中存在水合鐵離子的水解平衡之外，還存在[FeCl4(H2O)2]－＋4H2O[Fe(H2O)6]3＋＋4Cl－ <0 先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況。若通過以上操作，經(jīng)過先褪色再變黃后的溶液，透光率隨溫度升高而減小，隨溫度下降而增大，則證明了(4)中結(jié)論一(或其他合理答案)

【解析】（1）由已知：[Fe(H2O)6]3＋＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3-n＋nH3O＋，硝酸鐵溶液中加入HNO3后，溶液中氫離子濃度增大，導致平衡逆向移動，溶液由黃色變?yōu)闊o色，故答案為：由已知：[Fe(H2O)6]3＋＋nH2O[Fe(H2O)6－n(OH)n]3-n＋nH3O＋，加入HNO3后，c(H＋)增大，導致平衡逆向移動，溶液由黃色變?yōu)闊o色；

（2）試管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黃色，說明氯化鐵溶液黃色為[FeCl4（H2O）2]-所致，故答案為：試管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黃色；

（3）溫度升高，導致平衡[Fe（H2O）6]3++nH2O[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n+nH3O+正向移動，[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n濃度增大，溶液顏色加深；故答案為：變深；

（4）升高或降低相同溫度時，FeCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe（NO3）3溶液，說明在FeCl3溶液中存在水合鐵離子的水解平衡之外，還存在[FeCl4（H2O）2]-+4H2O[Fe（H2O）6]3++4Cl-，升高溫度，F(xiàn)eCl3溶液透光率增大，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：升高或降低相同溫度時，FeCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe（NO3）3溶液，說明在FeCl3溶液中存在水合鐵離子的水解平衡之外，還存在[FeCl4（H2O）2]-+4H2O[Fe（H2O）6]3++4Cl-；＜0；

（5）對照實驗②④可知，向②的溶液中加入含有氯離子物質(zhì)，增大溶液中[FeCl4（H2O）2]-濃度，可以證明實驗方案驗證（4）中結(jié)論，故答案為：先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況。若通過以上操作，經(jīng)過先褪色再變黃后的溶液，透光率隨溫度升高而減小，隨溫度下降而增大，則證明了(4)中結(jié)論一。