Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組研究溶液中Fe2+的穩(wěn)定性，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，觀察，記錄結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ

物質(zhì)	0 min	1min	1h	5h
FeSO4	淡黃色	桔紅色	紅色	深紅色
(NH4)2Fe(SO4)2	幾乎無(wú)色	淡黃色	黃色	桔紅色

（1）上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是_______（用化學(xué)用語(yǔ)表示）。溶液的穩(wěn)定性：FeSO4_______(NH4)2Fe(SO4)2（填“＞”或“＜”） 。

（2）甲同學(xué)提出實(shí)驗(yàn)Ⅰ中兩溶液的穩(wěn)定性差異可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保護(hù)了Fe2+，因?yàn)镹H4+具有還原性。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅱ，否定了該觀點(diǎn)，補(bǔ)全該實(shí)驗(yàn)。

操作	現(xiàn)象
取_______，加_______，觀察。	與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液現(xiàn)象相同。

（3）乙同學(xué)提出實(shí)驗(yàn)Ⅰ中兩溶液的穩(wěn)定性差異是溶液酸性不同導(dǎo)致，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅲ：分別配制0.80 mol·L－1 pH為1、2、3、4的FeSO4溶液，觀察，發(fā)現(xiàn)pH＝1的FeSO4溶液長(zhǎng)時(shí)間無(wú)明顯變化，pH越大，F(xiàn)eSO4溶液變黃的時(shí)間越短。

資料顯示：亞鐵鹽溶液中存在反應(yīng) 4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+

由實(shí)驗(yàn)III，乙同學(xué)可得出的結(jié)論是_______，原因是_______。

（4）進(jìn)一步研究在水溶液中Fe2+的氧化機(jī)理。測(cè)定同濃度FeSO4溶液在不同pH條件下，F(xiàn)e2+的氧化速率與時(shí)間的關(guān)系如圖（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液溫度幾乎無(wú)變化）。反應(yīng)初期，氧化速率都逐漸增大的原因可能是_____。

（5）綜合以上實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)Fe2+穩(wěn)定性的措施有_______。

Answer 1

【答案】NH4+＋H2ONH3·H2O＋H+ ＜ 取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液 加2滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液 溶液pH越小，F(xiàn)e2+越穩(wěn)定 溶液中存在平衡4Fe2+＋O2＋10H2O 4Fe(OH)3＋8H+， c（H+）大，對(duì)平衡的抑制作用強(qiáng)，F(xiàn)e2+更穩(wěn)定 生成的Fe(OH)3對(duì)反應(yīng)有催化作用 加一定量的酸；密封保存

【解析】

（1）（NH4）2Fe（SO4）2溶液和FeSO4中的Fe2+濃度相同，但中（NH4）2Fe（SO4）2含有濃度較高的NH4+；通過(guò)表格中的顏色變化來(lái)分析；

（2）由于是要驗(yàn)證兩溶液的穩(wěn)定性差異是否是由于（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保護(hù)了Fe2+導(dǎo)致，根據(jù)控制變量法可知，應(yīng)除了讓NH4+這個(gè)影響因素外的其它影響因素均保持一致，據(jù)此分析；

（3）由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知，溶液的pH越小，溶液的酸性越強(qiáng)，則Fe2+越穩(wěn)定；亞鐵鹽溶液中存在反應(yīng)4Fe2++O2+10H2O4Fe（OH）3+8H+，根據(jù)平衡的移動(dòng)來(lái)分析；

（4）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素有濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑來(lái)分析；

（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)來(lái)分析。

（1）（NH4）2Fe（SO4）2溶液和FeSO4中的Fe2+濃度相同，但（NH4）2Fe（SO4）2溶液中含有濃度較高的NH4+，NH4+水解顯酸性，導(dǎo)致（NH4）2Fe（SO4）2中的pH更小；通過(guò)表格中的顏色變化可知（NH4）2Fe（SO4）2中的Fe2+被氧化的速率更慢，即溶液的穩(wěn)定性：FeSO4<（NH4）2Fe（SO4）2，故答案為：NH4++H2ONH3H2O+H+；<；

（2）由于是要驗(yàn)證兩溶液的穩(wěn)定性差異是否是由于（NH4）2Fe（SO4）2溶液中的NH4+保護(hù)了Fe2+導(dǎo)致，根據(jù)控制變量法可知，應(yīng)除了讓NH4+這個(gè)影響因素外的其它影響因素均保持一致，故應(yīng)取2mLpH=4.0的0.80molL-1FeSO4溶液于試管中，加2滴0.01molL-1KSCN溶液，過(guò)若觀察到的現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中（NH4）2Fe（SO4）2溶液現(xiàn)象相同，則說(shuō)明上述猜想不正確，故答案為：取2mLpH=4.0的0.80molL-1FeSO4溶液；加2滴0.01molL-1KSCN溶液；

（3）由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知，溶液的pH越小，溶液的酸性越強(qiáng)，則Fe2+越穩(wěn)定；亞鐵鹽溶液中存在反應(yīng)4Fe2++O2+10H2O4Fe（OH）3+8H+，溶液的pH越小，則氫離子濃度越大，平衡左移，則Fe2+的氧化被抑制，故答案為：溶液pH越小，Fe2+越穩(wěn)定；溶液中存在平衡4Fe2++O2+10H2O4Fe（OH）3+8H+，c（H+）大，對(duì)平衡的抑制作用強(qiáng)，Fe2+更穩(wěn)定；

（4）影響反應(yīng)速率的因素有濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑，而同一條曲線上的濃度FeSO4溶液相同，且應(yīng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Fe2+的濃度減小，故不是濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；而此反應(yīng)為溶液中的反應(yīng)，故壓強(qiáng)對(duì)此反應(yīng)速率無(wú)影響；而此反應(yīng)中溫度不變，故能影響反應(yīng)速率的只有催化劑，故唯一的可能原因是生成的Fe（OH）3對(duì)反應(yīng)有催化作用，故答案為：生成的Fe（OH）3對(duì)反應(yīng)有催化作用；

（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知，加入一定量的酸會(huì)抑制Fe2+的氧化，或是隔絕空氣密封保存，故答案為：加入一定量的酸，密封保存。