Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)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(wú)色)+nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黃色)+nH3O+(n=0～6)；

ii.[FeCl4(H2O)2]-為黃色。

【實(shí)驗(yàn)I】

【實(shí)驗(yàn)II】

分別用試管①、③中的試劑作為待測(cè)液，用色度計(jì)測(cè)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。

圖1 圖2

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(shí)驗(yàn)I中，試管②溶液變?yōu)闊o(wú)色的原因是 。

（2）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 。

（3）由實(shí)驗(yàn)II圖1、2可知：加熱時(shí)，溶液顏色 （填“變淺”、“變深”或“不變”）。

（4）由實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)小組同學(xué)重新設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明（4）中結(jié)論一。實(shí)驗(yàn)方案：取試管①中溶液， （請(qǐng)描述必要的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象）。

Answer 1

【答案】（1）由已知：[Fe(H2O)6]3++ nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+ (1分)

加入HNO3后，c(H+)增大，導(dǎo)致此平衡逆向移動(dòng)，溶液由黃色變?yōu)闊o(wú)色。(1分)

（2）②中溶液褪色(1分)，而④中溶液黃色。(1分)

（3）變深 (1分)（4）升高或降低相同溫度時(shí)，FeCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe(NO3)3溶液，說(shuō)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- 。(2分)；<(2分)（5）先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測(cè)此溶液透光率隨溫度改變的變化情況。若通過(guò)以上操作，經(jīng)由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。(合理的操作1分，與之對(duì)應(yīng)的合理現(xiàn)象1分，

【解析】

試題分析：（1）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(dǎo)致此平衡逆向移動(dòng)，溶液由黃色變?yōu)闊o(wú)色；

（2）實(shí)驗(yàn)I中，試管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液黃色；

（3）由實(shí)驗(yàn)II圖1、2可知：加熱時(shí)，溶液的透光率均減小，溶液顏色變深；

（4）升高或降低相同溫度時(shí)，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(shuō)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- ΔH < 0；

（5）取試管①中溶液，先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測(cè)此溶液透光率隨溫度改變的變化情況。若通過(guò)以上操作，經(jīng)由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。