Question

6．某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe²⁺、Fe³⁺的性質(zhì)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 mol•L^-1的溶液．在FeCl₂溶液中需加入少量鐵屑，其目的是防止氯化亞鐵被氧化．
（2）甲組同學(xué)取2mL FeCl₂溶液，加入幾滴氨水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl₂可將Fe²⁺氧化．FeCl₂溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-．
（3）乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mL FeCl₂溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氨水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是隔離空氣（排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響）．
（4）丙組同學(xué)取10mL 0.1mol•L^-1KI溶液，加入6mL 0.1mo•L^-1FeCl₃溶液混合．分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一支試管中加入1mL CCl₄充分振蕩、靜置，CCl₄層顯紫色；
②第二支試管中加入1滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀；
③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅．
實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是Fe²⁺（填離子符號(hào)），實(shí)驗(yàn)①和③說明：在I^-過量的情況下，溶液中仍含有Fe³⁺（填離子符號(hào)），由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng)．
（5）丁組同學(xué)向盛有H₂O₂溶液的試管和加入幾滴酸化的FeCl₂溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成．產(chǎn)生氣泡的原因是鐵離子做過氧化氫分解催化劑分解生成氧氣；生成沉淀的原因是（用平衡移動(dòng)原理解釋）過氧化氫分解反應(yīng)放熱，促進(jìn)Fe³⁺的水解平衡正向移動(dòng)．
（6）戊組同學(xué)模擬工業(yè)上用NaClO₃廢液制備FeCl₃．
①若酸性FeCl₂廢液中：c（Fe²⁺）=2.0×10^-2mol•L^-1，c（Fe³⁺）=1.0×10^-3 mol•L^-1，c（Cl^-）=5.3×10^-2 mol•L^-1，則該溶液的pH約為2．
②完成NaClO₃氧化FeCl₂的離子方程式：
1ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺═1Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O
③FeCl₃具有凈水作用，其原理是鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，吸附水中懸浮的雜質(zhì)．

Answer 1

分析 （1）鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，氯化亞鐵溶液中加入鐵粉防止氯化亞鐵被氧化；
（2）氯氣具有氧化性能氧化氯化亞鐵為氯化鐵；
（3）煤油不溶于水，密度比水小，分層后可以隔離溶液與空氣接觸，排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；
（4）加入1滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀是亞鐵離子的檢驗(yàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象，第一支試管中加入1mL CCl₄充分振蕩、靜置，CCl₄層顯紫色說明生成I₂，碘離子被鐵離子氧化為碘單質(zhì)，隨濃度變小，碘離子在稀的氯化鐵溶液中不發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（5）向盛有H₂O₂溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl₂溶液，溶液變成棕黃色，說明過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，鐵離子對(duì)過氧化氫分解起到催化劑作用，過氧化氫分解反應(yīng)放熱，促進(jìn)Fe³⁺的水解平衡正向移動(dòng)；
（6）①根據(jù)電荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-濃度很小，在這里可以忽略不計(jì)），據(jù)此溶液中氫離子的濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應(yīng)物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，得到6個(gè)電子，而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3；
③鐵離子可水解生成具有吸附性的氫氧化鐵膠體．

解答 解：（1）鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，在FeCl₂溶液中需加入少量鐵屑，其目的是防止氯化亞鐵被氧化，
故答案為：防止氯化亞鐵被氧化；
（2）氯氣具有氧化性能氧化氯化亞鐵為氯化鐵，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）煤油不溶于水，密度比水小，分層后可以隔離溶液與空氣接觸，排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，
故答案為：隔離空氣（排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響）；
（4）加入1滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀是亞鐵離子的檢驗(yàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是Fe²⁺，①第一支試管中加入1mL CCl₄充分振蕩、靜置，CCl₄層顯紫色說明生成I₂，碘離子被鐵離子氧化為碘單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：2I^-+2Fe²⁺=2Fe³⁺+I₂，③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明隨濃度變小，碘離子在稀的氯化鐵溶液中不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，仍含有鐵離子，在I^-過量的情況下，溶液中仍含有Fe³⁺，說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)．
故答案為：Fe²⁺；Fe³⁺；可逆反應(yīng)；
（5）向盛有H₂O₂溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl₂溶液，溶液變成棕黃色，說明過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，鐵離子對(duì)過氧化氫分解起到催化劑作用，產(chǎn)生氣泡的原因是鐵離子做過氧化氫分解催化劑分解生成氧氣，氯化鐵溶液中存在水解平衡，F(xiàn)e³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，過氧化氫分解放出熱量，促進(jìn)Fe³⁺的水解平衡正向移動(dòng)．
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；鐵離子做過氧化氫分解催化劑分解生成氧氣；過氧化氫分解反應(yīng)放熱，促進(jìn)Fe³⁺的水解平衡正向移動(dòng)；
（6）①根據(jù)電荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-濃度很小，在這里可以忽略不計(jì)），則c（H⁺）=c（Cl^-）-2c（Fe²⁺）-3c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，則溶液pH=-lg1.0×10^-2=2，
故答案為：2；
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應(yīng)物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，得到6個(gè)電子，而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：1；6；6H⁺；1；6；3H₂O；
③鐵離子可水解生成具有吸附性的氫氧化鐵膠體，以達(dá)到凈水的目的，故答案為：鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，吸附水中懸浮的雜質(zhì)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵的化合物性質(zhì)的應(yīng)用，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�題目涉及氧化還原反應(yīng)方程式的配平、漂白粉的相關(guān)性質(zhì)等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用難度，難度中等．