Question

3．鐵元素是高中化學中重要的金屬元素，也是日常生活中不可缺少的重要元素．在高中學習中了解了鐵及其化合物的性質與用途．某中學化學興趣小組對Fe²⁺與Fe³⁺有關性質非常感興趣，做了如下實驗．
（1）探究Fe²⁺與Fe³⁺性質

實驗 序號	滴加試劑	0.1mol•L-1FeCl23mL	0.1mol•L-1 FeCl3 mL
1	滴入2滴KSCN溶液	溶液顏色無明顯變化	溶液變?yōu)榧t色
2	滴入2滴苯酚溶液	溶液顏色無明顯變化	溶液變?yōu)樽仙?/TD>
3	滴入2滴酸性的KMnO4溶液	溶液先變紫紅后褪色	溶液變紫紅色
4	滴入NaOH溶液		出現(xiàn)紅棕色沉淀

請你用離子方程式和必要的文字解釋實驗3現(xiàn)象的原因MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，F(xiàn)e²⁺具有還原性，MnO₄^-被還原生成了無色的Mn²⁺．請你描述實驗4中空格的實驗現(xiàn)象是先生成白色沉淀，一會兒變成灰綠色，最后成紅褐色沉淀．
（2）甲興趣小組對0.1mol•L^-1Fe²⁺與0.1mol•L^-1Fe³⁺的鑒別做了如下實驗，現(xiàn)象記錄如下：

試劑	KSCN溶液3滴	苯酚溶液2滴	0.01mol•L-KMnO4溶液3滴	10%NaOH溶液10滴
0.1mol•L-1FeCl3	深紅色	紫色	黃色	紅褐色沉淀
0.1mol•L-1FeCl2	無色	無色	無色	灰綠色沉淀
0.01mol•L-1FeCl3	紅棕色	無色	幾乎無色	淡黃色
0.01mol•L-1FeCl2	無色	無色	無色	無色
0.001mol•L-1FeCl3	無色	無色	無色	無色
0.001mol•L-1FeCl2	無色	無色	無色	無色

①根據(jù)上表信息，你可以得到結論是（任寫兩條）：當濃度為0.1mol•L^-1，上述四種溶液可以鑒別Fe²⁺、Fe³⁺、當濃度為0.01mol•L^-1，只能用KSCN溶液、10%NaOH溶液來鑒別Fe²⁺、Fe³⁺；離子濃度不同，鑒別試劑的選擇也不同．
②有同學認為，除了上述試劑可用來鑒別0.1mol•L^-1Fe²⁺與0.1mol•L^-1Fe³⁺，還有一種更為簡單方法，請猜測這位同學的方法是觀察兩種溶液的顏色，0.1mol•L^-1Fe²⁺溶液為綠色，0.1mol•L^-1Fe³⁺溶液為黃色．
（3）乙興趣小組認為可以用KI淀粉試紙鑒別0.1mol•L^-1Fe²⁺與0.1mol•L^-1Fe³⁺，請你簡述操作方法取兩片KI淀粉試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取兩種溶液滴在試紙中間，若試紙變藍色為0.1mol•L^-1Fe³⁺，但乙組在做此實驗時，都失敗了（試劑沒有變質，也沒有雜質）．你認為失敗的原因是KI溶液易被空氣中的氧氣氧化，生成I₂，也使試紙變藍．
（4）丙興趣小組針對0.001mol•L^-1Fe²⁺與0.001mol•L^-1Fe³⁺無法用試劑來鑒別，他們想通過煮沸，蒸發(fā)溶劑，提高溶質的濃度來達到目的，你認為不行（行或不行）理由是在加熱過程中Fe²⁺極易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）實驗序號1、亞鐵離子與KSCN不反應，鐵離子和KSCN反應顯血紅色，實驗序號2、苯酚與亞鐵離子不反應，苯酚與鐵離子反應顯紫色，實驗序號3、酸性的KMnO₄溶液與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應溶液先變紫紅后褪色，酸性的KMnO₄溶液與鐵離子不反應，溶液變紫紅色為酸性的KMnO₄溶液顏色，實驗序號4、氯化亞鐵溶液滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，一會兒變成灰綠色，最后成紅褐色沉淀，氯化鐵溶液滴入NaOH溶液生成紅棕色氫氧化鐵沉淀；
（2）①根據(jù)上表信息，發(fā)現(xiàn)作為鑒別試劑的四種溶液在鐵離子和亞離子中現(xiàn)象不同可鑒別；
②根據(jù)亞鐵離子、鐵離子本身顏色進行鑒別；
（3）碘單質與淀粉作用顯藍色，碘離子具有還原性，易被氧化劑氧化，鐵離子能氧化碘離子，但空氣中的氧氣也能氧化碘離子；
（4）通過煮沸，蒸發(fā)溶劑，提高溶質的濃度來鑒別鐵離子、亞鐵離子，在加熱過程中Fe²⁺極易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，無法鑒別．

解答 解：（1）實驗序號1、亞鐵離子與KSCN不反應，鐵離子結合硫氰酸根離子形成血紅色溶液，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，實驗序號2、苯酚與亞鐵離子不反應，苯酚與鐵離子反應C₆H₅OH+Fe³⁺?[Fe（C₆H₅O）₆]^3-+6H⁺顯紫色，實驗序號3、酸性的KMnO₄溶液與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應，MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，F(xiàn)e²⁺具有還原性，MnO₄^-被還原生成了無色的Mn²⁺，溶液先變紫紅后褪色，酸性的KMnO₄溶液與鐵離子不反應，溶液變紫紅色為酸性的KMnO₄溶液顏色，實驗序號4、氯化亞鐵溶液中加入NaOH溶液后，發(fā)生反應：FeCl₂+2NaOH=Fe（OH）₂↓+2NaCl，會過程中到：先生成白色沉淀，白色沉淀迅速經(jīng)灰綠色并轉化為紅褐色沉淀，反應的化學方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，氯化鐵溶液滴入NaOH溶液，氫氧化鈉和氯化鐵反應生成氫氧化鐵和氯化鈉，反應的化學方程式為：3NaOH+FeCl₃═Fe（OH）₃↓+3NaCl，生成紅棕色氫氧化鐵沉淀，
故答案為：MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，F(xiàn)e²⁺具有還原性，MnO₄^-被還原生成了無色的Mn²⁺；先生成白色沉淀，一會兒變成灰綠色，最后成紅褐色沉淀，
（2）①根據(jù)上表信息可知：作為鑒別試劑的四種溶液在鐵離子和亞離子中現(xiàn)象不同可鑒別，當濃度為0.1mol•L^-1，上述四種溶液分別在鐵離子、亞鐵離子中現(xiàn)象都不同，可以鑒別Fe²⁺、Fe³⁺，當濃度為0.01mol•L^-1，只能用KSCN溶液、10%NaOH溶液來鑒別Fe²⁺、Fe³⁺，由此可得：離子濃度不同，鑒別試劑的選擇也不同，
故答案為：當濃度為0.1mol•L^-1，上述四種溶液可以鑒別Fe²⁺、Fe³⁺、當濃度為0.01mol•L^-1，只能用KSCN溶液、10%NaOH溶液來鑒別Fe²⁺、Fe³⁺；離子濃度不同，鑒別試劑的選擇也不同；
②Fe²⁺溶液為綠色，F(xiàn)e³⁺溶液為黃色，根據(jù)亞鐵離子、鐵離子本身顏色進行鑒別，觀察兩種溶液的顏色，0.1mol•L^-1Fe²⁺溶液為綠色，0.1mol•L^-1Fe³⁺溶液為黃色，
故答案為：觀察兩種溶液的顏色，0.1mol•L^-1Fe²⁺溶液為綠色，0.1mol•L^-1Fe³⁺溶液為黃色；
（3）碘單質與淀粉作用顯藍色，碘離子具有還原性，易被氧化劑氧化，鐵離子能氧化碘離子，操作方法為：取兩片KI淀粉試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取兩種溶液滴在試紙中間，若試紙變藍色為0.1mol•L^-1Fe³⁺，但空氣中的氧氣也能氧化碘離子，KI溶液易被空氣中的氧氣氧化，生成I₂，也使試紙變藍，實驗失敗，
故答案為：取兩片KI淀粉試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取兩種溶液滴在試紙中間，若試紙變藍色為0.1mol•L^-1Fe³⁺；KI溶液易被空氣中的氧氣氧化，生成I₂，也使試紙變藍；
（4）Fe²⁺極易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，通過煮沸，蒸發(fā)溶劑，提高溶質的濃度來鑒別鐵離子、亞鐵離子，在加熱過程中Fe²⁺極易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，無法鑒別，
故答案為：不行；在加熱過程中Fe²⁺極易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺．

點評 本題考查了探究Fe²⁺與Fe³⁺性質實驗，注意掌握亞鐵離子、鐵離子的檢驗、氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的性質，側重學生分析能力的考查，題目難度中等．