Question

20．某化學(xué)研究小組在使用FeSO₄溶液與NaOH溶液制備Fe（OH）₂沉淀過程中觀察到生成的白色沉淀迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，該小組針對(duì)綠色物質(zhì)展開研究．
[查閱文獻(xiàn)]

文獻(xiàn)名稱	有關(guān)Fe（OH）2的描述
《大學(xué)普通化學(xué)（下冊(cè)）》	白色沉淀，易被氧化成微綠色Fe3（OH）8
《化學(xué)教育》	白色沉淀，在冷水中易形成綠色的水合物Fe（OH）2•nH2O，熱水中不易形成水合物

（1）寫出Fe（OH）₂在空氣中被氧化為Fe（OH）₃的化學(xué)方程式6Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═2Fe₃（OH）₈；
[提出假設(shè)]假設(shè)一：綠色物質(zhì)是Fe（OH）₂•nH₂O；
假設(shè)二：綠色物質(zhì)是Fe₃（OH）₈；
…
[實(shí)驗(yàn)探究]針對(duì)上述假設(shè)與假設(shè)二，展開實(shí)驗(yàn)研究：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
一	①在試管中加入20mL蒸餾水，加熱煮沸，滴苯液封 ②保持較高溫度，使用長(zhǎng)滴管伸入液面下依次擠入一滴飽和FeSO4溶液、一滴NaOH溶液	出現(xiàn)白色絮狀沉淀，并能保持一段時(shí)間
二	①在試管中加入20mL蒸餾水 ②加入一滴飽和FeSO4溶液、一滴NaOH溶液	出現(xiàn)白色沉淀，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色
三	①在試管中加入20mL蒸餾水，加熱煮沸，滴苯液封 ②恢復(fù)室溫后，使用長(zhǎng)滴管伸入液面下依次擠入一滴飽和FeSO4溶液、一滴NaOH溶液	出現(xiàn)白色沉淀，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色沉淀

（1）實(shí)驗(yàn)室保存FeSO₄溶液常需加入Fe、H₂SO₄（填化學(xué)式，下同），為檢驗(yàn)?zāi)矲eSO₄溶液是否變質(zhì)，可向溶液中加入KSCN溶液或NaOH；
（2）由實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)三（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）的現(xiàn)象可推斷假設(shè)一可能成立．
（3）為了進(jìn)一步探究假設(shè)二是否成立，小組成員進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成下表：
試劑：蒸餾水、NaOH溶液、苯、FeSO₄溶液、氧氣

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
①在試管中加入20mL蒸餾水，加熱煮沸，滴苯液封 ②迅速用長(zhǎng)滴管伸入液面下依次擠入一滴飽和FeSO4 溶液、一滴NaOH溶液 ③將O2緩緩?fù)ㄈ氚咨�沉淀中�?/TD>	若沉淀中出現(xiàn)綠色的跡象，則假設(shè)二成立； 若沉淀中沒有出現(xiàn)任何綠色的跡象，則假設(shè)二不成立．

Answer 1

分析 [查閱文獻(xiàn)]
Fe（OH）₂白色沉淀，易被氧化成微綠色Fe₃（OH）₈，反應(yīng)為：6Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═2Fe₃（OH）₈，可理解為Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結(jié)合起的一種物質(zhì)，其中既有+2價(jià)鐵也有+3價(jià)鐵，即FeO•Fe₂O₃•4H₂O．
（1）氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵沉淀；根據(jù)[查閱文獻(xiàn)]信息白色沉淀，易被氧化成微綠色Fe₃（OH）₈，假設(shè)二：綠色物質(zhì)是Fe₃（OH）₈；[實(shí)驗(yàn)探究]
（1）根據(jù)亞鐵鹽容易被氧化，則保存時(shí)應(yīng)注意加入還原性鐵來防止亞鐵離子被氧化；亞鐵離子在溶液中發(fā)生水解生成氫氧化亞鐵和氫離子，為了抑制亞鐵離子水解，通常加入少量的稀硫酸；檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子遇到KSCN會(huì)變血紅色，或加入氫氧化鈉生成紅褐色氫氧化鐵沉淀；
（2）實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)三相比，不同是溫度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)三現(xiàn)象可知，假設(shè)一是正確根據(jù)實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)三現(xiàn)象可知，假設(shè)一是正確的；
（3）氫氧化亞鐵易被氧化為氫氧化鐵，假設(shè)二綠色物質(zhì)是Fe₃（OH）₈，為部分亞鐵被氧化成+3價(jià)的鐵，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究假設(shè)二是否成立，需將O₂緩緩?fù)ㄈ氚咨�沉淀中�?/p>

解答 解：[查閱文獻(xiàn)]
（1）氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，容易被空氣中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，反應(yīng)方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，根據(jù)[查閱文獻(xiàn)]信息白色沉淀，易被氧化成微綠色Fe₃（OH）₈，F(xiàn)e₃（OH）₈可理解為Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結(jié)合起的一種物質(zhì)，其中既有+2價(jià)鐵也有+3價(jià)鐵，即FeO•Fe₂O₃•4H₂O，所以假設(shè)二：綠色物質(zhì)是Fe₃（OH）₈，
故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
[實(shí)驗(yàn)探究]
（2）實(shí)驗(yàn)室配制的FeSO₄溶液中，由于Fe²⁺極易被O₂氧化而變?yōu)辄S色的Fe³⁺溶液，所以配制完畢后要加入少量鐵屑，防止Fe²⁺被空氣中的氧氣氧化成Fe³⁺，
由于亞鐵離子部分水解生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)的離子方程式為：Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，為了制Fe²⁺的水解，通常加入稀硫酸，使氫離子濃度增大，水解平衡向左移動(dòng)，即抑制Fe²⁺水解；加入KSCN溶液試劑，若溶液出現(xiàn)血紅色；則證明有Fe³⁺ 存在；或三氯化鐵溶液中加入氫氧化鈉溶液，會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，
故答案為：Fe、H₂SO₄；KSCN溶液或NaOH；
（2）實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)三相比，不同是溫度，溫度高溶解度，如果降低溫度則會(huì)析出晶體，所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)一與實(shí)驗(yàn)三現(xiàn)象可知，假設(shè)一是正確的，
故答案為：三、一；
（3）②是制取氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵易被氧化為氫氧化鐵，應(yīng)在隔絕空氣下進(jìn)行，所以正確的操作是迅速用長(zhǎng)滴管伸入液面下依次擠入一滴飽和FeSO₄ 溶液、一滴NaOH溶液，③假設(shè)二是由于被氧化而導(dǎo)致的，所以正確的操作是將O₂緩緩?fù)ㄈ氚咨�沉淀中�?br />故答案為：迅速用長(zhǎng)滴管伸入液面下依次擠入一滴飽和FeSO₄ 溶液、一滴NaOH溶液；將O₂緩緩?fù)ㄈ氚咨�沉淀中�?/p>

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氫氧化亞鐵的氧化實(shí)驗(yàn)探究，明確實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)以及掌握+2價(jià)、+3價(jià)鐵的性質(zhì)是解答關(guān)鍵，題目難度中等．