Question

【題目】FeSO4溶液放置在空氣中容易變質(zhì)，因此為了方便使用Fe2+，實(shí)驗(yàn)室中常保存硫酸亞鐵銨晶體[俗稱“摩爾鹽”，化學(xué)式為(NH4)2Fe(SO4)26H2O]，它比綠礬或綠礬溶液更穩(wěn)定。

I．某興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備硫酸亞鐵銨晶體。

本實(shí)驗(yàn)中，配制溶液以及后續(xù)使用到的蒸餾水都經(jīng)過(guò)煮沸、冷卻后再使用。向FeSO4溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，經(jīng)過(guò)操作_______、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌和干燥后得到一種淺藍(lán)綠色的晶體。

II．實(shí)驗(yàn)探究影響溶液中Fe2+穩(wěn)定性的因素

(1)配制0.8 mol/L的FeSO4溶液（pH=4.5）和0.8 mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液（pH=4.0），各取2 mL上述溶液于兩支試管中，剛開始兩種溶液都是淺綠色，分別同時(shí)滴加2滴0.01mol/L的KSCN溶液，15min后觀察可見：(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然為淺綠色透明澄清溶液，FeSO4溶液則出現(xiàn)淡黃色渾濁。

（資料1）

沉淀	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀 pH	7.6	2.7
完全沉淀 pH	9.6	3.7

①請(qǐng)用離子方程式解釋FeSO4溶液產(chǎn)生淡黃色渾濁的原因___________________。

②討論影響Fe2+穩(wěn)定性的因素，小組同學(xué)提出以下3種假設(shè)：

假設(shè)1：其他條件相同時(shí)，NH4+的存在使(NH4)2Fe(SO4)2溶液中Fe2+穩(wěn)定性較好。

假設(shè)2：其他條件相同時(shí)，在一定 pH范圍內(nèi)，溶液 pH越小Fe2+穩(wěn)定性越好。

假設(shè)3：__________________________________________________。

(2)小組同學(xué)用如圖裝置（G為靈敏電流計(jì)），滴入適量的硫酸溶液分別控制溶液A（0.2 mol/L NaCl）和溶液B（0.1mol/L FeSO4）為不同的 pH，觀察記錄電流計(jì)讀數(shù)，對(duì)假設(shè)2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

序號(hào)	A 0.2mol/LNaCl	B 0.1mol/LFeSO4	電流計(jì)讀數(shù)
實(shí)驗(yàn)1	pH=1	pH=5	8.4
實(shí)驗(yàn)2	pH=1	pH=1	6.5
實(shí)驗(yàn)3	pH=6	pH=5	7.8
實(shí)驗(yàn)4	pH=6	pH=1	5.5

（資料2）原電池裝置中，其他條件相同時(shí)，負(fù)極反應(yīng)物的還原性越強(qiáng)或正極反應(yīng)物的氧化性越強(qiáng)，該原電池的電流越大。

（資料3）常溫下，0.1mol/LpH=1的FeSO4溶液比pH=5的FeSO4溶液穩(wěn)定性更好。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和資料信息，經(jīng)小組討論可以得出以下結(jié)論：

①U型管中左池的電極反應(yīng)式_________________。

②對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和2（或3和4），在一定pH范圍內(nèi)，可得出的結(jié)論為______ 。

③對(duì)比實(shí)驗(yàn)_____和_____ 還可得出在一定 pH范圍內(nèi)，溶液酸堿性變化是對(duì)O2氧化性強(qiáng)弱的影響因素。

④對(duì)（資料3）實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋為____________________。

Answer 1

【答案】蒸發(fā)濃縮 4Fe2+ + O2 + 10H2O＝4Fe(OH)3↓ + 8H+ 當(dāng)其它條件相同時(shí)，硫酸根離子濃度大小影響Fe2+的穩(wěn)定性（或當(dāng)其它條件相同時(shí)，硫酸根離子濃度越大，Fe2+的穩(wěn)定性較好。） O2 + 4e- +4H+＝2H2O 溶液酸性越強(qiáng)，Fe2+的還原性越弱 1 3（或2和4） 其它條件相同時(shí)，溶液酸性增強(qiáng)對(duì)Fe2+的還原性減弱的影響，超過(guò)了對(duì)O2的氧化性增強(qiáng)的影響，故pH=1的FeSO4溶液更穩(wěn)定。（其他表述酌情給分）

【解析】

根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)；根據(jù)兩種溶液離子濃度的差異判斷，NH4+、SO42-以及H+都可影響Fe2+穩(wěn)定性；由表中數(shù)據(jù)可知，溶液酸性越強(qiáng)，電流計(jì)讀數(shù)越小，說(shuō)明Fe2+的還原性越弱，由實(shí)驗(yàn)1和3（或2和4）可知，pH越大電流計(jì)讀數(shù)越小，以此解答該題。

I．FeSO4具有還原性，應(yīng)避免被氧化，則蒸餾水都必須煮沸、冷卻后再使用，除去水中溶解的氧氣，由溶液得到晶體，應(yīng)先加熱濃縮溶液，然后冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌和干燥，故答案為：蒸發(fā)濃縮；

II．（1）①FeSO4溶液出現(xiàn)淡黃色渾濁，應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，離子方程式為4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+，故答案為：4Fe2++O2+10H2O=4Fe（OH）3↓+8H+；

②根據(jù)兩種溶液離子濃度的差異判斷，NH4+、SO42-以及H+都可影響Fe2+穩(wěn)定性，由題給信息可知，假設(shè)3可為當(dāng)其它條件相同時(shí)，硫酸根離子濃度大小影響Fe2+的穩(wěn)定性（或當(dāng)其它條件相同時(shí)，硫酸根離子濃度越大，Fe2+的穩(wěn)定性較好），故答案為：當(dāng)其它條件相同時(shí)，硫酸根離子濃度大小影響Fe2+的穩(wěn)定性（或當(dāng)其它條件相同時(shí)，硫酸根離子濃度越大，Fe2+的穩(wěn)定性較好）；

（2）①A為氯化鈉溶液，空氣中氧氣參與正極反應(yīng)，電極方程式為O2+4e-+4H+=2H2O，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O；

②由表中數(shù)據(jù)可知，溶液酸性越強(qiáng)，電流計(jì)讀數(shù)越小，說(shuō)明Fe2+的還原性越弱，故答案為：溶液酸性越強(qiáng)，Fe2+的還原性越弱；

③由實(shí)驗(yàn)1和3（或2和4）可知，pH越大電流計(jì)讀數(shù)越小，可得出在一定pH范圍內(nèi)，溶液酸堿性變化對(duì)O2氧化性強(qiáng)弱的影響因素，故答案為：1和3（或2和4）；

④由表中數(shù)據(jù)可知，pH變化對(duì)亞鐵離子的還原性較強(qiáng)，電流計(jì)讀數(shù)出入較大，可知其它條件相同時(shí)，溶液酸性增強(qiáng)對(duì)Fe2+的還原性減弱的影響，超過(guò)了對(duì)O2的氧化性增強(qiáng)的影響。故pH=1的FeSO4溶液更穩(wěn)定，故答案為：其它條件相同時(shí)，溶液酸性增強(qiáng)對(duì)Fe2+的還原性減弱的影響，超過(guò)了對(duì)O2的氧化性增強(qiáng)的影響，故pH=1的FeSO4溶液更穩(wěn)定。