Question

3．某研究性學(xué)習(xí)小組研究HNO₃的氧化性，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
在盛有新制FeSO₄溶液的試管中滴入2滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，然后再滴入幾滴濃HNO₃，溶液的顏紅，但是將紅色溶液放置一會(huì)兒則發(fā)現(xiàn)溶液由紅色快速變?yōu)樗{(lán)色，并產(chǎn)生紅棕色氣體，這一奇特現(xiàn)象激起了同學(xué)的好奇心與求知欲望，對(duì)此現(xiàn)象設(shè)計(jì)了探究性實(shí)驗(yàn)．
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是溶液中的Fe²⁺的干擾造成的，大家經(jīng)過理性分析，認(rèn)為可以排除Fe²⁺的干擾，理由是體系中NO₂逸出說明HNO₃過量，不可能在溶液中殘留有Fe²⁺．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為紅色消失，說明Fe（SCN）₃被破壞，紅棕色NO₂說明了某些離子與HNO₃發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，推測(cè)可能是KSCN與HNO₃作用．KSCN溶液是一種無色液體，根據(jù)C、S、N的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵的相關(guān)知識(shí)推測(cè)SCN^-中碳原子的雜化軌道類型是sp雜化．
（3）根據(jù)乙同學(xué)的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案1，往濃HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)無明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后溶液慢慢變紅色至深紅色，突然劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，放出紅棕色氣體，而溶液紅色消失變?yōu)闇\綠色，溶液溫度升高；繼續(xù)滴入KSCN，溶液變?yōu)闇\藍(lán)色，最后變成無色．將產(chǎn)生的氣體通入過量的Ba（OH）₂溶液，產(chǎn)生渾濁，并剩余一種非極性氣體；向反應(yīng)后的溶液中加入BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，寫出向濃HNO₃中滴入KSCN的離子方程式2SCN^-+22NO₃^-+20H⁺=2SO₄^2-+2CO₂↑+22NO₂↑+N₂↑+10H₂O．
（4）丙同學(xué)認(rèn)為SCN^-的性質(zhì)還可進(jìn)一步探究，設(shè)計(jì)了方案2，向Fe（SCN）₃中分別滴加過量的氯水、溴水，溶液的紅色均消失變?yōu)辄S色，而加入碘水時(shí)溶液的顏色基本不變．丙同學(xué)的設(shè)計(jì)意圖是比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強(qiáng)弱．
（5）通過本次探究，可以得出以下結(jié)論：
a．用SCN^-間接檢驗(yàn)Fe²⁺時(shí)應(yīng)注意加入的氧化劑不能過量；
b．與SCN^-反應(yīng)使溶液變紅的不一定（填一定或不一定）是Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色氣體證明硝酸過量，亞鐵離子被完全氧化；
（2）依據(jù)硫氰酸根離子中原子結(jié)構(gòu)和形成共價(jià)鍵的結(jié)構(gòu)特征寫出結(jié)構(gòu)式，然后判斷C的雜化方式；
（3）依據(jù)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的現(xiàn)象和生成產(chǎn)物的檢驗(yàn)方法 和反應(yīng)現(xiàn)象推斷生成物，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（4）加入氯水、溴水反應(yīng)褪色，加入碘水不褪色，說明硫氰酸根離子還原性強(qiáng)于Cl^-、Br^-，弱于I^-的還原性；
（5）a．分析實(shí)驗(yàn)過程可知，氧化劑過量會(huì)氧化硫氰酸鐵使紅色褪去，影響檢驗(yàn)離子檢驗(yàn)；
b．與SCN^-反應(yīng)使溶液變紅的不一定為鐵離子．

解答 解：（1）在盛有新配制的FeSO₄溶液的試管中滴入2滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，然后再加入濃HNO₃，溶液的顏色變紅，但是將紅色溶液放置一會(huì)兒則發(fā)現(xiàn)溶液由紅色快速變?yōu)樗{(lán)色，并產(chǎn)生紅棕色氣體，證明硝酸過量，亞鐵離子具有還原性不能存在，
故答案為：體系中NO₂逸出說明HNO₃過量，不可能在溶液中殘留有Fe²⁺；
（2）硫原子形成兩個(gè)共價(jià)鍵，N原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，碳原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，則SCN^-的結(jié)構(gòu)式為：[S-C≡N]^-，三鍵中含有2個(gè)π鍵、1個(gè)σ鍵，則C原子形成了2個(gè)σ鍵，采用sp雜化，
故答案為：sp；
（3）往濃HNO₃中逐滴加入KSCN溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)無明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后溶液慢慢變紅色至深紅色，突然劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，放出紅棕色氣體為二氧化氮?dú)怏w，而溶液紅色消失變?yōu)闇\綠色，溶液溫度升高；繼續(xù)滴入KSCN溶液變?yōu)闇\藍(lán)色，最后變?yōu)闊o色．將產(chǎn)生的氣體通入過量的Ba（OH）₂溶液，產(chǎn)生渾濁，依據(jù)元素守恒分析判斷氣體為二氧化碳，并剩余一種非極性氣體推斷為氮?dú)�；向反�?yīng)后的溶液中加入BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀證明生成了硫酸根離子，結(jié)合分析產(chǎn)物書寫離子方程式為：2SCN^-+22NO₃^-+20H⁺=2SO₄^2-+2CO₂↑+22NO₂↑+N₂↑+10H₂O，
故答案為：2SCN^-+22NO₃^-+20H⁺=2SO₄^2-+2CO₂↑+22NO₂↑+N₂↑+10H₂O；
（4）向Fe（SCN）₃中分別滴加過量的氯水．溴水，溶液的紅色均消失變?yōu)辄S色，而加入過量的碘水時(shí)溶液的顏色基本不變，證明硫氰酸根離子還原性強(qiáng)于Cl^-、Br^-，弱于I^-的還原性，則實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫楸容^硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強(qiáng)弱，
故答案為：比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強(qiáng)弱；
（5）a．亞鐵離子加入的氧化劑若過量會(huì)氧化硫氰酸根離子，紅色褪去，干擾離子的檢驗(yàn)，所以加入的氧化劑不能過量，
故答案為：加入的氧化劑不能過量；
b．根據(jù)（3）可知，與SCN^-反應(yīng)使溶液變紅的不一定是Fe³⁺，故答案為：不一定．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度中等，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論為解題關(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>