Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組研究溶液中Fe2+的穩(wěn)定性，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果。

【實(shí)驗(yàn)Ⅰ】

物質(zhì)	0 min	1min	1h	5h
FeSO4	淡黃色	桔紅色	紅色	深紅色
(（NH4)2Fe(SO4)2	幾乎無色	淡黃色	黃色	桔紅色

（1）上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是_____________（用離子方程式表示）。溶液的穩(wěn)定性：FeSO4_______(NH4)2Fe(SO4)2（填“＞”或“＜”）。

（2）甲同學(xué)提出實(shí)驗(yàn)Ⅰ中兩溶液的穩(wěn)定性差異可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保護(hù)了Fe2+，因?yàn)?/span>NH4+具有還原性。進(jìn)行【實(shí)驗(yàn)Ⅱ】，否定了該觀點(diǎn)，請(qǐng)補(bǔ)全該實(shí)驗(yàn)。

操作	現(xiàn)象
取__________,滴加_______，觀察。	與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液現(xiàn)象相同。

（3）乙同學(xué)提出【實(shí)驗(yàn)Ⅰ】中兩溶液的穩(wěn)定性差異是溶液酸性不同導(dǎo)致，進(jìn)行【實(shí)驗(yàn)III】，分別配制0.8 molL—pH為1、2、3、4的FeSO4溶液，觀察，發(fā)現(xiàn)pH＝1的FeSO4溶液長(zhǎng)時(shí)間無明顯變化，pH越大，FeSO4溶液變黃的時(shí)間越短。

資料顯示：亞鐵鹽溶液中存在反應(yīng)4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+

由【實(shí)驗(yàn)III】，乙同學(xué)可得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是___________________________，原因是___________________________________________________________。

（4）進(jìn)一步研究在水溶液中Fe2+的氧化機(jī)理。測(cè)定同濃度FeSO4溶液在不同pH條件下，Fe2+的氧化速率與時(shí)間的關(guān)系如圖（實(shí)驗(yàn)過程中溶液溫度幾乎無變化）。反應(yīng)初期，氧化速率都逐漸增大的原因可能是__________________________________________。

（5）綜合以上實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)Fe2+穩(wěn)定性的措施有__________________________。

（6）向溶液中加入一定量H2O2氧化Fe2＋。為確定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定濾液中的Fe2＋，離子方程式如下：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。

①在向滴定管注入K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液前，滴定管需要檢漏、用蒸餾水洗滌和_____________________，應(yīng)選用___________式滴定管。

②若滴定xmL濾液中的Fe2＋，消耗amol·L—1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液bmL，則濾液中c(Fe2＋)=______mol·L-1。

Answer 1

【答案】 NH4+＋H2ONH3·H2O＋H+ ＜ 取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液 加2滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液 溶液pH越小，F(xiàn)e2+越穩(wěn)定 溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+， c（H+）大，對(duì)平衡的抑制作用強(qiáng)，F(xiàn)e2+更穩(wěn)定 生成的Fe(OH)3對(duì)反應(yīng)有催化作用 加一定量的酸；密封保存 用重鉻酸鉀溶液潤(rùn)洗2-3次 酸式 6ab/x

【解析】(1)FeSO4溶液中只有Fe2+的水解使溶液呈弱酸性，而(NH4)2Fe(SO4)2溶液中Fe2+和NH4+都水解使溶液呈弱酸性，所以(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4溶液的pH，即增加了NH4+的水解，反應(yīng)的離子方程式為 NH4+＋H2ONH3·H2O＋H+；根據(jù)表中顏色的變化快慢分析，FeSO4溶液與KSCN溶液反應(yīng)1min時(shí)的顏色和(NH4)2Fe(SO4)2溶液與KSCN溶液反應(yīng)5h的顏色相同，說明FeSO4的穩(wěn)定性弱于(NH4)2Fe(SO4)2；

(2)甲同學(xué)提出實(shí)驗(yàn)Ⅰ中兩溶液的穩(wěn)定性差異可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保護(hù)了Fe2+，那么我們可以取與(NH4)2Fe(SO4)2溶液體積相同、濃度相同、pH相同的不含NH4+的FeSO4溶液做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。即取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液，加2滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同，說明有沒有NH4+的存在，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的，從而否定了甲同學(xué)的觀點(diǎn)；

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)III的結(jié)果說明FeSO4溶液的的pH越小，FeSO4越穩(wěn)定，與KSCN溶液反應(yīng)越不易；根據(jù)亞鐵鹽溶液中存在的化學(xué)平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+可知，pH越小，c(H+)越大，對(duì)平衡的抑制作用越大，FeSO4越穩(wěn)定；

(4)根據(jù)亞鐵鹽溶液中存在的化學(xué)平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+可推測(cè)，生成的Fe(OH)3對(duì)反應(yīng)有催化作用，且反應(yīng)初期生成的c(H+)小，對(duì)反應(yīng)的抑制作用很�。�

(5)綜合以上實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)Fe2+穩(wěn)定性的措施可以是加入一定量的酸，增大c(H+)，減小溶液的pH，或進(jìn)行密封保存，減少與空氣的接觸等；

(6)①在向滴定管注入K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液前，需要對(duì)滴定管依次進(jìn)行檢漏、用蒸餾水洗滌和用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗2-3次；由于K2Cr2O7具有氧化性，能夠氧化橡膠管，所以應(yīng)用酸式滴定管盛放K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液；②根據(jù)消耗K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積和濃度求得n(K2Cr2O7)=amol·L-1×b×10-3L=ab×10-3mol，由離子方程式得n(Fe2＋)=6ab×10-3mol，所以c(Fe2＋) = =mol·L-1。