Question

【題目】為研究鐵鹽與亞硫酸鹽之間的反應(yīng)，某研究小組利用孔穴板進行了實驗探究：

小組記錄的實驗現(xiàn)象如下表所示：

	開始時	5min后	3天后
實驗I	溶液立即變?yōu)榧t褐色，比II、III中略淺	與開始混合時一致	溶液呈黃色，底部出現(xiàn)紅褐色沉淀
實驗II	溶液立即變?yōu)榧t褐色	紅褐色明顯變淺	溶液呈黃綠色
實驗III	溶液立即變?yōu)榧t褐色	紅褐色變淺，比II中深	溶液呈黃色

（1）測得實驗所用0.4mol/L FeCl3溶液及Fe(NO3)3溶液pH均約為1.0。兩溶液均呈酸性的原因是__________（用離子方程式表示）。

（2）開始混合時，實驗I中紅褐色比II、III中略淺的原因是___________。

（3）為了探究5min后實驗II、III中溶液紅褐色變淺的原因，小組同學(xué)設(shè)計了實驗IV：分別取少量5min后實驗I、II、III中溶液，加入2滴鐵氰化鉀溶液，發(fā)現(xiàn)實驗II、III中出現(xiàn)藍色沉淀，實驗I中無明顯變化。根據(jù)實驗IV的現(xiàn)象，結(jié)合化學(xué)用語解釋紅褐色變淺的原因是___________。

（4）針對5min后實驗III中溶液顏色比實驗II中深，小組同學(xué)認為可能存在三種因素：

①Cl- 可以加快Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)；

②___________；

③NO3- 在酸性環(huán)境下代替Fe3+氧化了SO32-，同時消耗H+，使Fe3+水解出的Fe(OH)3較多。

通過實驗V和實驗VI進行因素探究：

	實驗操作（已知Na+對實驗無影響）	5min后的現(xiàn)象
實驗V	在2mL pH=1.0的0.4mol/L Fe(NO3)3溶液中溶解約___________固體，再加入2滴0.4mol/L Na2SO3溶液	溶液的紅褐色介于II、III之間
實驗VI	在2mL pH=1.0的稀硝酸中溶解約0.19g NaNO3固體，再加入2滴0.4mol/L Na2SO3溶液。向其中滴入少量BaCl2溶液	_____________

實驗結(jié)論：因素①和因素②均成立，因素③不明顯。請將上述方案填寫完整。

（5）通過上述實驗，以下結(jié)果或推論合理的是___________（填字母）。

a．Fe3+與SO32-同時發(fā)生水解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，且水解反應(yīng)的速率快，等待足夠長時間后，將以氧化還原反應(yīng)為主

b．濃度為1.2 mol/L的稀硝酸在5min內(nèi)不能將Fe2+氧化

c．向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO3)2，使其完全溶解，可用來檢驗實驗I的上層清液中是否存在SO42-

Answer 1

【答案】 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+起始濃度小，水解出的Fe(OH)3少 Fe3+與SO32-發(fā)生了氧化還原反應(yīng):2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42- +2H+，在減小c(Fe2+)的同時降低了pH，使水解出的Fe(OH)3變少 NO3-可以減慢Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng) 0.14gNaCl 無明顯現(xiàn)象 c

【解析】（1）FeCl3和Fe(NO3)3均屬于強酸弱堿鹽，Fe3+在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)顯酸性，發(fā)生的方程式為：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ ，故答案為：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+

（2）開始混合時，實驗I中紅褐色比II、III中略淺是因為實驗I中的Fe3+起始濃度小，水解出的Fe(OH)3少，故答案為：Fe3+起始濃度小，水解出的Fe(OH)3少。

（3）鐵氰化鉀遇到Fe2+后會與Fe2+生成鐵氰化亞鐵藍色沉淀，說明實驗II、III中的Fe3+被SO32-還原成了Fe2+，發(fā)生反應(yīng)為2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42- +2H+，pH降低使水解出的Fe(OH)3變少，故答案為：Fe3+與SO32-發(fā)生了氧化還原反應(yīng):2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42- +2H+，在減小c(Fe3+)的同時降低了pH，使水解出的Fe(OH)3變少。

（4）根據(jù)題干信息，能夠影響反應(yīng)的因素為Cl- 和NO3-，所以還有一種可能的影響因素為：NO3-可以減慢Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)，為了驗證具體是哪種影響因素，設(shè)計實驗V和實驗VI進行因素探究。實驗V為了驗證①Cl- 可以加快Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)；加入的Cl-的物質(zhì)的量應(yīng)該與實驗II中的Cl-的物質(zhì)的量相等，所以加入氯化鈉的質(zhì)量為0.14g。根據(jù)實驗結(jié)論：因素①和因素②均成立，因素③不明顯，可知NO3- 在酸性環(huán)境下代替Fe3+氧化了SO32-并不能促進Fe3+水解，反而在酸性環(huán)境下沒有氫氧化鐵存在，所以無現(xiàn)象。故答案為：NO3-可以減慢Fe3+與SO32-的氧化還原反應(yīng)；0.14g NaCl；無明顯現(xiàn)象。

（5）a.Fe3+與SO32-不能同時發(fā)生水解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，故a錯誤；b.稀硝酸的氧化性較強，可以將Fe2+氧化，故b錯誤；c.用稀硝酸和硝酸鋇溶液來檢驗SO42-是一種常用的檢驗方法，故c正確。