Question

18．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)，觀察，記錄結(jié)果．
實(shí)驗(yàn)Ⅰ（圖1）

物質(zhì)	0min	1min	1h	5h
FeSO4	淡黃色	桔紅色	紅色	深紅色
（NH4）2Fe（SO4）2	幾乎無(wú)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NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺（用化學(xué)用語(yǔ)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)镹H₄⁺具有還原性．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅱ，否定了該觀點(diǎn)，補(bǔ)全該實(shí)驗(yàn)．

操作	現(xiàn)象
取取2mLpH=4.0的0.80mol•L-1FeSO4溶液，加加2滴0.01mol•L-1KSCN溶液，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0.80mol•L^-1 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(wú)明顯變化，pH越大，F(xiàn)eSO₄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)可得出的結(jié)論是溶液pH越小，F(xiàn)e²⁺越穩(wěn)定，原因是溶液中存在平衡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．
（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，F(xiàn)e²⁺的氧化速率與時(shí)間的關(guān)系如圖2（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液溫度幾乎無(wú)變化）．反應(yīng)初期，氧化速率都逐漸增大的原因可能是生成的Fe（OH）₃對(duì)反應(yīng)有催化作用．
（5）綜合以上實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)Fe²⁺穩(wěn)定性的措施有加一定量的酸，密封保存．

Answer 1

分析 （1）（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液和FeSO₄中的Fe²⁺濃度相同，但中（NH₄）₂Fe（SO₄）₂含有濃度較高的NH₄⁺；通過(guò)表格中的顏色變化來(lái)分析；
（2）由于是要驗(yàn)證兩溶液的穩(wěn)定性差異是否是由于（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中的NH₄⁺保護(hù)了Fe²⁺導(dǎo)致，根據(jù)控制變量法可知，應(yīng)除了讓NH₄⁺這個(gè)影響因素外的其它影響因素均保持一致，據(jù)此分析；
（3）由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知，溶液的pH越小，溶液的酸性越強(qiáng)，則Fe²⁺越穩(wěn)定；亞鐵鹽溶液中存在反應(yīng)4Fe²⁺+O₂+10H₂O?4Fe（OH）₃+8H⁺，根據(jù)平衡的移動(dòng)來(lái)分析；
（4）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素有濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑來(lái)分析；
（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)來(lái)分析．

解答 解：（1）（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液和FeSO₄中的Fe²⁺濃度相同，但中（NH₄）₂Fe（SO₄）₂含有濃度較高的NH₄⁺，NH₄⁺水解顯酸性，導(dǎo)致（NH₄）₂Fe（SO₄）₂中的pH更��；通過(guò)表格中的顏色變化可知（NH₄）₂Fe（SO₄）₂中的Fe²⁺被氧化的速率更慢，即溶液的穩(wěn)定性：FeSO₄＜（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；＜；
（2）由于是要驗(yàn)證兩溶液的穩(wěn)定性差異是否是由于（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中的NH₄⁺保護(hù)了Fe²⁺導(dǎo)致，根據(jù)控制變量法可知，應(yīng)除了讓NH₄⁺這個(gè)影響因素外的其它影響因素均保持一致，故應(yīng)取2 mL pH=4.0的0.80 mol•L^-1 FeSO₄溶液于試管中，加2滴0.01 mol•L^-1 KSCN溶液，過(guò)若觀察到的現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液現(xiàn)象相同，則說(shuō)明上述猜想不正確，
故答案為：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；
（3）由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知，溶液的pH越小，溶液的酸性越強(qiáng)，則Fe²⁺越穩(wěn)定；亞鐵鹽溶液中存在反應(yīng)4Fe²⁺+O₂+10H₂O?4Fe（OH）₃+8H⁺，溶液的pH越小，則氫離子濃度越大，平衡左移，則Fe²⁺的氧化被抑制，
故答案為：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；
（4）影響反應(yīng)速率的因素有濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑，而同一條曲線(xiàn)上的濃度FeSO₄溶液相同，且應(yīng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，F(xiàn)e²⁺的濃度減小，故不是濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；而此反應(yīng)為溶液中的反應(yīng)，故壓強(qiáng)對(duì)此反應(yīng)速率無(wú)影響；而此反應(yīng)中溫度不變，故能影響反應(yīng)速率的只有催化劑，故唯一的可能原因是生成的Fe（OH）₃對(duì)反應(yīng)有催化作用，故答案為：生成的Fe（OH）₃對(duì)反應(yīng)有催化作用；
（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知，加入一定量的酸會(huì)抑制Fe²⁺的氧化，或是隔絕空氣密封保存，故答案為：加入一定量的酸，密封保存．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鹽類(lèi)的水解和探究影響Fe²⁺穩(wěn)定性的因素，綜合性較強(qiáng)，難度較大，應(yīng)注意從影響反應(yīng)速率和平衡的因素的角度來(lái)分析．