Question

甲、乙兩同學研究Na₂SO₃溶液與FeCl₃溶液反應的情況．

步驟	操作	現(xiàn)象
Ⅰ	向2mL 1mol?L-1 FeCl3溶液中加入一定量的Na2SO3溶液	溶液由棕黃色變?yōu)榧t褐色， 并有少量刺激性氣味的氣體逸出

（1）常溫下，F(xiàn)eCl₃溶液的pH

 

7（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）分析紅褐色產(chǎn)生的原因．
①甲同學認為步驟I中溶液呈紅褐色是因為生成了Fe（OH）₃，用化學平衡移動原理解釋溶液呈紅褐色的原因：

 

．
②乙同學認為可能是發(fā)生了氧化還原反應，完成并配平其反應的離子方程式：Fe³⁺+SO₃^2-+

 

═Fe²⁺+

 

+

 

．
（3）乙同學查閱資料得知：1．Fe²⁺與SO₃^2-反應生成墨綠色的絮狀沉淀FeSO₃；2．墨綠色的FeSO₃與黃色的FeCl₃溶液混合后，溶液呈紅褐色．甲同學為了確認溶液呈紅褐色的原因是生成了Fe（OH）₃，設(shè)計并完成了如下實驗：

步驟	操作	現(xiàn)象
Ⅱ	用激光筆照射步驟I中的紅褐色溶液	出現(xiàn)“丁達爾效應”

甲同學因此得出結(jié)論：溶液呈紅褐色是因為生成了Fe（OH）₃．而乙同學認為甲同學得出結(jié)論的證據(jù)仍然不足，乙同學的理由是

 

．
（4）為進一步確認Na₂SO₃溶液與FeCl₃溶液反應的情況，乙同學設(shè)計并完成了如下實驗：

步驟	操作	現(xiàn)象
Ⅲ	向1mol?L-1的FeCl3溶液中通入一定量的SO2	溶液由黃色變?yōu)榧t褐色
Ⅳ	用激光筆照射步驟III中的紅褐色溶液	沒有出現(xiàn)“丁達爾效應”

①經(jīng)檢驗步驟III中紅褐色溶液含有Fe²⁺，檢驗Fe²⁺選用的試劑是

 

（填字母）．
a．K₃[Fe（CN）₆]溶液    b．KSCN溶液    c．KMnO₄溶液
②已知H₂SO₃是弱酸，請結(jié)合電離方程式說明步驟III中出現(xiàn)紅褐色的原因：

 

．
（5）結(jié)論：由上述實驗得知，甲、乙兩同學所持觀點均正確．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）FeCl₃是強酸弱堿鹽，鐵離子水解而導致其溶液呈酸性；
（2）①步驟I中溶液呈紅褐色的原因是：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移動，生成Fe（OH）₃；
②Fe³⁺→Fe²⁺，化合價從+3→+2，降低1價，SO₃^2-→SO₄^2-，化合價從+4→+6，升高2價，根據(jù)化合價升高和降低總數(shù)相等以及原子守恒配平得方程式2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
（3）根據(jù)乙同學查閱資料得知：1．Fe²⁺與SO₃^2-反應生成墨綠色的絮狀沉淀FeSO₃；2．墨綠色的FeSO₃與黃色的FeCl₃溶液混合后，溶液呈紅褐色，故而乙同學認為甲同學得出結(jié)論的證據(jù)仍然不足，由是 FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出現(xiàn)“丁達爾效應”；
（4）①a．K₃[Fe（CN）₆]溶液與Fe²⁺ 會產(chǎn)生藍色沉淀；
b．KSCN溶液用于檢驗Fe³⁺；
c．溶液中的二氧化硫會干擾KMnO₄溶液檢驗Fe²⁺；
②步驟III中出現(xiàn)紅褐色的原因：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-與被還原生成的Fe²⁺結(jié)合為FeSO₃，與剩余的FeCl₃溶液混合而呈現(xiàn)紅褐色．

解答： 解：（1）FeCl₃是強酸弱堿鹽，鐵離子水解而導致其溶液呈酸性，水解離子方程式為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+2H⁺，所以其溶液pH＜7，故答案為：＜；
（2）①甲同學認為步驟I中溶液呈紅褐色是因為生成了Fe（OH）₃，原因是：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移動，生成Fe（OH）₃，故答案為：Fe³⁺+3H₂O═Fe（OH）₃+3H⁺，加入Na₂SO₃后，c（H⁺）下降，平衡正向移動，生成Fe（OH）₃；
②Fe³⁺→Fe²⁺，化合價從+3→+2，降低1價，SO₃^2-→SO₄^2-，化合價從+4→+6，升高2價，根據(jù)化合價升高和降低總數(shù)相等以及原子守恒配平得方程式2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺，故答案為：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；
（3）根據(jù)乙同學查閱資料得知：1．Fe²⁺與SO₃^2-反應生成墨綠色的絮狀沉淀FeSO₃；2．墨綠色的FeSO₃與黃色的FeCl₃溶液混合后，溶液呈紅褐色，故而乙同學認為甲同學得出結(jié)論的證據(jù)仍然不足，理由是 FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出現(xiàn)“丁達爾效應”，故答案為：FeSO₃和FeCl₃的混合溶液也可能出現(xiàn)“丁達爾效應”；
（4）①a．K₃[Fe（CN）₆]溶液與Fe²⁺ 會產(chǎn)生藍色沉淀，故可用于檢驗步驟III中紅褐色溶液是否含有Fe²⁺，故a正確；
b．KSCN溶液用于檢驗Fe³⁺，故b錯誤；
c．溶液中的二氧化硫會干擾KMnO₄溶液檢驗Fe²⁺，故c錯誤；
故選a；
②步驟III中出現(xiàn)紅褐色的原因：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-與被還原生成的Fe²⁺結(jié)合為FeSO₃，與剩余的FeCl₃溶液混合而呈現(xiàn)紅褐色，
故答案為：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，SO₃^2-與被還原生成的Fe²⁺結(jié)合為FeSO₃，與剩余的FeCl₃溶液混合而呈現(xiàn)紅褐色．

點評：本題考查了探究反應機理的方法，題目難度中等，是一道不錯的題目，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．