Question

【題目】某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測到Fe3+，發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

（1）檢驗(yàn)產(chǎn)物：取出少量黑色固體，洗滌后，___(填操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。

（2）針對(duì)“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3+，乙認(rèn)為鐵粉過量時(shí)不可能有Fe3+，乙依據(jù)的原理是___(用離子方程式表示)。針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實(shí)了甲的猜測。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時(shí)間有關(guān)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)記錄如下：

(資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)

②對(duì)Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè)：

假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)b：空氣中存在O2，由于___(用離子方程式表示)，可氧化產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)c：酸性溶液中存在的___離子具有氧化性，可氧化產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)d：根據(jù)加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀的現(xiàn)象，判斷溶液中一定存在Ag+，Ag+可氧化Fe2+產(chǎn)生Fe3+。

③下述實(shí)驗(yàn)Ⅰ可證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實(shí)驗(yàn)Ⅱ可證實(shí)假設(shè)d成立。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：向硝酸酸化的___溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時(shí)間取上層清液滴加KSCN溶液。3min時(shí)溶液呈淺紅色，30min后溶液幾乎無色。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明假設(shè)d成立___。

（3）根據(jù)ⅰ~ⅲ實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合本題涉及的三個(gè)方程式，推測實(shí)驗(yàn)ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因（用離子方程式和文字結(jié)合表述）：___。

Answer 1

【答案】加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀 2Fe3++Fe=3Fe2+ 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O NO3- 0.05mol·L-1NaNO3 分別取用不同濃度（均小于0.05mol·L-1）的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，取上層清液滴加KSCN溶液，觀察是否變紅及紅色深淺，如果變紅，且紅色深淺與Ag+濃度大小有關(guān)，證明假設(shè)d成立 溶液中存在反應(yīng)：①2Ag++Fe=Fe2++2Ag②Ag++Fe2+=Fe3++Ag③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反應(yīng)開始時(shí)，c(Ag+)大，以反應(yīng)①、②為主，c(Fe3+)增大。約30min后，c(Ag+)小，以反應(yīng)③為主，c(Fe3+)減小

【解析】

(1)Ag在加熱條件下溶于稀硝酸，得到銀離子，用氯離子檢驗(yàn)可得；

(2)Fe過量，與鐵離子價(jià)態(tài)歸中得到亞鐵離子；

②氧氣在酸性條件下降亞鐵離子氧化得到鐵離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒書寫可得；硝酸根離子在酸性條件下具有氧化性；

③證明假設(shè)abc錯(cuò)誤，就是排除Ag+時(shí)實(shí)驗(yàn)比較，相當(dāng)于沒有Ag+存在的空白實(shí)驗(yàn)，考慮其他條件不要變化，可以選用NaNO3；證明d正確，則用不同濃度的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，與實(shí)驗(yàn)I類似對(duì)比不同濃度的硝酸銀溶液對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象差異；

(3)i→ii Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，反應(yīng)生成Fe3+的使Fe3+濃度增加，ii→iii 溶液紅色較3 0min時(shí)變淺，c(Ag+)小，反應(yīng)為Fe+2Fe3+=3Fe2+，c(Fe3+)減小，溶液的顏色變淺。

(1)根據(jù)分析，取出少量黑色固體，洗滌后，加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，證明黑色固體中含有Ag；

(2)乙認(rèn)為鐵粉過量時(shí)不可能有Fe3+，因?yàn)檫^量的Fe與鐵離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+；

②假設(shè)b:空氣中存在O2，氧氣在酸性條件下將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

假設(shè)c:酸性溶液中存在的NO3，硝酸具有氧化性，可氧化產(chǎn)生Fe3+；

③證明假設(shè)abc錯(cuò)誤，就是排除Ag+時(shí)實(shí)驗(yàn)比較，相當(dāng)于沒有Ag+存在的空白實(shí)驗(yàn)，考慮其他條件不要變化，可以選用NaNO3，故實(shí)驗(yàn)I為：向硝酸酸化的0.05 molL1 NaNO3溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時(shí)間取上層清液滴加KSCN溶液。3 min時(shí)溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色；

證明d正確，則用不同濃度的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，與實(shí)驗(yàn)I類似對(duì)比不同濃度的硝酸銀溶液對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象差異，故實(shí)驗(yàn)II為：分別取用不同濃度(均小于0.05 molL1)的硝酸銀溶液與FeSO4溶液混合，取上層清液滴加KSCN溶液，觀察是否變紅及紅色深淺，如果變紅，且紅色深淺與Ag+濃度大小有關(guān)，證明假設(shè)d成立；

(3)溶液中存在反應(yīng)：①2Ag++Fe=Fe2++2Ag②Ag++Fe2+=Fe3++Ag③Fe+2Fe3+=3Fe2+反應(yīng)開始時(shí)，c(Ag+)大，以反應(yīng)①、②為主，c(Fe3+)增大，約30 min后，c(Ag+)小，以反應(yīng)③為主，c(Fe3+)減小。