Question

【題目】某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+

（1）Fe3+與Cu粉發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：________________________________________。

（2）探究白色沉淀產(chǎn)生的原因，請?zhí)顚憣?shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象	結(jié)論
步驟1：取4mL_________mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	產(chǎn)生白色沉淀	CuSO4與KSCN 反應(yīng)產(chǎn)生了白色沉淀
步驟2：取_____________________________	無明顯現(xiàn)象

查閱資料：�。甋CN－的化學(xué)性質(zhì)與I－相似 ⅱ．2Cu2++ 4 I－= 2CuI↓+ I2

則Cu2+與SCN－反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+

實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象
向3mL 0.1mol/L FeSO4溶液中加入1 mL 8mol/L稀硝酸	溶液變?yōu)樽厣�，放置一段時間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色

探究上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：

查閱資料：Fe2++ NOFe(NO)2+(棕色)

（3）用離子方程式解釋NO產(chǎn)生的原因_______________________________________________。

（4）從化學(xué)反應(yīng)速率與限度的角度對體系中存在的反應(yīng)進(jìn)行

反應(yīng)Ⅰ：Fe2+與HNO3反應(yīng)； 反應(yīng)Ⅱ：Fe2+與NO反應(yīng)

①依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ的速率比反應(yīng)Ⅱ__________(填“快”或“慢”)。

②乙認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ是一個不可逆反應(yīng)，并通過實(shí)驗(yàn)證明其猜測正確，乙設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是______________________________。

③請用化學(xué)平衡移動原理解釋溶液由棕色變?yōu)辄S色的原因__________________________________。

（5）丙認(rèn)為若生成的NO與Fe2+不接觸，溶液就不會出現(xiàn)棕色，請從以下提供的實(shí)驗(yàn)用品中選擇合適的用品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，標(biāo)明試劑，實(shí)現(xiàn)Fe2+Fe3+的轉(zhuǎn)化，同時避免出現(xiàn)此異�，F(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)用品：U形管、燒杯、導(dǎo)線、石墨棒若干、鐵片若干、鹽橋（裝有含瓊脂的KCl飽和溶液）、 0.1mol/L FeSO4溶液、8mol/L稀硝酸

____________

Answer 1

【答案】2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+0.1取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液Cu2++3SCN－=CuSCN↓+(SCN)23Fe2++4H++NO3－＝3Fe3++NO↑+2H2O慢取反應(yīng)后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應(yīng)I是不可逆反應(yīng)Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導(dǎo)致溶液中Fe2+濃度降低，導(dǎo)致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移動，最終Fe(NO)2+完全轉(zhuǎn)化為Fe3+，溶液由棕色變?yōu)辄S色

【解析】

（1）Fe3+與Cu粉發(fā)生反應(yīng)生成銅離子與亞鐵離子；（2）圖1中得到溶液中Fe2+為0.2mol/L，Cu2+為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)；由題目信息ii可知，Cu2+與SCN-反應(yīng)生成CuSCN沉淀，同時生成(SCN)2；（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)生成鐵離子、NO與水；（4）①反應(yīng)速率快的反應(yīng)現(xiàn)象最先表現(xiàn)；②反應(yīng)中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否則沒有Fe2+，可以用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗(yàn)；③Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導(dǎo)致溶液中Fe2+濃度降低，導(dǎo)致平衡發(fā)生移動，最終Fe(NO)2+完全轉(zhuǎn)化為Fe3+。

（1）Fe3+與Cu粉發(fā)生反應(yīng)生成銅離子與亞鐵離子，反應(yīng)離子方程式為：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+；

（2）由反應(yīng)2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，可知圖1中得到溶液中Fe2+為0.2mol/L，Cu2+為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)，故實(shí)驗(yàn)方案為：步驟1：取4mL 0.1mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，步驟2：取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，由題目信息ii可知，Cu2+與SCN-反應(yīng)生成CuSCN沉淀，同時生成（SCN）2，反應(yīng)離子方程式為：2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2；

（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)生成鐵離子、NO與水，反應(yīng)離子方程為：3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O；

（4）①溶液先變?yōu)樽厣�，放置一段時間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色，反應(yīng)速率快的反應(yīng)現(xiàn)象最先表現(xiàn)，反應(yīng)Ⅰ的速率比反應(yīng)Ⅱ的慢；

②反應(yīng)中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否則沒有Fe2+，具體的實(shí)驗(yàn)方案是：取反應(yīng)后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe（CN）6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應(yīng)I是不可逆反應(yīng)；

③Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導(dǎo)致溶液中Fe2+濃度降低，導(dǎo)致平衡Fe2++NOFe（NO）2+逆向移動，最終Fe（NO）2+完全轉(zhuǎn)化為Fe3+，溶液由棕色變?yōu)辄S色；

（5）利用原電池原理，使NO與Fe2+在不同的電極區(qū)域生成，實(shí)驗(yàn)裝置圖為。