Question

某研究性學(xué)習(xí)小組在研究由Fe^2＋制備Fe(OH)₂的過(guò)程中，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

方法一：按照?qǐng)D1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，容器A中的反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，彈簧夾C處于打開(kāi)狀態(tài)，一段時(shí)間后，關(guān)閉彈簧夾C，容器A中的反應(yīng)仍在進(jìn)行。最終在_______容器中觀察到白色沉淀，該實(shí)驗(yàn)中涉及到的化學(xué)方程式有：                                        。

方法二：按圖2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀。請(qǐng)從所提供的試劑或電極材料中選擇正確的序號(hào)填在橫線上：①純水  ②NaCl溶液  ③NaOH溶液  ④四氯化碳  ⑤CuCl₂溶液  ⑥乙醇  ⑦Fe棒  ⑧植物油  ⑨碳棒

a為_(kāi)__________，b為_(kāi)__________，c為_(kāi)__________，d為_(kāi)__________。(填序號(hào))

【探究思考】

實(shí)驗(yàn)表明上述實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)白色的沉淀會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色或綠色，那么如何解釋出現(xiàn)灰綠色或綠色的現(xiàn)象呢？

（1）甲同學(xué)查閱資料后，得到Fe(OH)₂如下信息：

資料名稱	物理性質(zhì)描述	化學(xué)性質(zhì)描述
《化學(xué)辭典》，顧翼東編，1989年版P637	白色無(wú)定形粉末或白色至淡綠色六方晶體	與空氣接觸易被氧化，將細(xì)粉噴于空氣中，則立即燃燒出火花
《大學(xué)普通化學(xué)（下冊(cè)）》傅鷹著P637	白色沉淀	此沉淀易被氧化成微綠色Fe3(OH)8
《普通化學(xué)教程》（下冊(cè)）P788	白色	能強(qiáng)烈吸收O2，迅速變成棕色 Fe(OH)3。這時(shí)作為氧化的中間產(chǎn)物為土綠色，其中含有Fe2＋、Fe3＋。

 

閱讀該資料后，你對(duì)上述實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)灰綠色或綠色的現(xiàn)象的解釋是：__________     ；資料中提及的微綠色Fe₃(OH)₈，用氧化物的形式表示可寫成__________________。

（2）乙同學(xué)依據(jù)配色原理：白色和棕色不可能調(diào)配成綠色或灰綠色的常識(shí)，認(rèn)為綠色可能是形成Fe(OH)₂·nH₂O所致。用熱水浴的方式加熱“方法一”中生成的綠色沉淀，觀察到沉淀由綠變白的趨勢(shì)。加熱時(shí)，“方法一”中彈簧夾C應(yīng)處于___________（填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”）狀態(tài)，容器A中的反應(yīng)須處于___________（填“停止”或“發(fā)生”）狀態(tài)。寫出該實(shí)驗(yàn)中支持乙同學(xué)觀點(diǎn)的化學(xué)方程式_______________。

 

Answer 1

【答案】

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

方法一：B；(1分)  Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑、FeSO₄＋2NaOH＝Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄   (2分)

(H₂SO₄＋2NaOH＝Na₂SO₄＋2H₂O  寫不寫都不扣分，也不給分)

方法二：⑦、⑨或⑦、⑧、②。（每空1分，共4分）

【探究思考】（1）由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃，F(xiàn)eO•Fe₂O₃•4H₂O；（2）打開(kāi)，發(fā)生，F(xiàn)e（OH）₂•nH₂OFe（OH）₂+nH₂O；

【解析】

試題分析：【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】由Fe^2＋制備Fe(OH)₂的過(guò)程中防止氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵；方法一的原理是利用鐵與稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵來(lái)提供Fe²⁺，利用生成的氫氣來(lái)排除裝置內(nèi)氧氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，關(guān)閉止水夾C，可使A裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大，將FeSO₄溶液排到B中與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，從而生成穩(wěn)定的Fe（OH）₂；最終在B容器中觀察到白色沉淀，涉及到的化學(xué)方程式有：

Fe＋H₂SO₄＝FeSO₄＋H₂↑、FeSO₄＋2NaOH＝Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄、 H₂SO₄＋2NaOH＝Na₂SO₄＋2H₂O，方法二是利用電解原理來(lái)制備氫氧化亞鐵；按圖2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀，則陽(yáng)極材料為鐵，鐵放電提供亞鐵離子，金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮麝帢O，可以選用鐵或石墨；陰極上氫離子放電同時(shí)有氫氧根離子生成，所以可以選用氯化鈉溶液，為防止亞鐵離子被氧化，液體C起隔絕空氣的作用，則C的密度小于d的密度，所以C可以選用植物油，選⑦、⑨或⑦、⑧、②；

【探究思考】（1）由資料信息可知，氫氧化亞鐵為白色而氫氧化鐵為棕色，二者的混合物呈現(xiàn)出綠色，因此實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)灰綠色或綠色的現(xiàn)象應(yīng)是生成的Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故；微綠色Fe₃（OH）₈可認(rèn)為是Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結(jié)合起的一種物質(zhì)，其中鐵既顯+2價(jià)也顯+3價(jià)，根據(jù)化合價(jià)規(guī)則和原子守恒，F(xiàn)e₃（OH）₈寫成氧化物形式為：FeO•Fe₂O₃•4H₂O，答案為：由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃，F(xiàn)eO•Fe₂O₃•4H₂O；（2）驗(yàn)證乙同學(xué)的猜測(cè)要防止Fe （OH）₂•nH₂O被空氣氧化，因此活塞C應(yīng)處于打開(kāi)狀態(tài)，容器A中的反應(yīng)要繼續(xù)進(jìn)行，F(xiàn)e （OH）₂•nH₂O受熱分解生成氫氧化亞鐵和水，答案為：打開(kāi)，發(fā)生，F(xiàn)e（OH）₂•nH₂OFe（OH）₂+nH₂O。

考點(diǎn)：以氫氧化亞鐵的制備為載體，考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)及相關(guān)方程式的書(shū)寫。