10.為探究FeCl3溶液中的離子平衡和離子反應(yīng),某小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn).
(1)配制50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液,測(cè)其pH約為0.7,即c(H+)=0.2mol•L-1
①用化學(xué)用語(yǔ)解釋FeCl3溶液呈酸性的原因:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+
②下列實(shí)驗(yàn)方案中,能使FeCl3溶液pH升高的是acd(填字母序號(hào)).
a.加水稀釋               b.加入FeCl3固體  c.滴加濃KSCN溶液       d.加入NaHCO3固體
(2)小組同學(xué)利用上述FeCl3溶液探究其與足量鋅粉的反應(yīng).實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如表:
操作現(xiàn)象
向反應(yīng)瓶中加入6.5g鋅粉,然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液,攪拌溶液溫度迅速上升,稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀,同時(shí)出現(xiàn)少量氣泡;反應(yīng)一段時(shí)間后靜置,上層溶液為淺綠色,反應(yīng)瓶底部有黑色固體
收集檢驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體集氣管口靠近火焰,有爆鳴聲
已知:Zn的性質(zhì)與Al相似,能發(fā)生反應(yīng):Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2
①結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和平衡移動(dòng)原理解釋出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因:溶液溫度升高,反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會(huì)促進(jìn)Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+正向移動(dòng),出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀.
②用離子方程式解釋反應(yīng)后溶液為淺綠色的原因:2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+
③分離出黑色固體,經(jīng)下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其中含有的主要物質(zhì).
i.黑色固體可以被磁鐵吸引;
ii.向黑色固體中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生氣泡;
iii.將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后,加入稀鹽酸,產(chǎn)生大量氣泡;
iv.向iii反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液,無(wú)變化.
a.黑色固體中一定含有的物質(zhì)是Fe和Zn.
b.小組同學(xué)認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)無(wú)法確定黑色固體中是否含有Fe3O4,理由是iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+,導(dǎo)致在iv中檢測(cè)不到Fe3+,與沒(méi)有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同.
(3)為進(jìn)一步探究上述1.0mol•L-1FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)并觀察到反應(yīng)開(kāi)始時(shí)現(xiàn)象如表:
操作現(xiàn)象
將5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液與0.65g鋅粉混合溶液溫度迅速上升,開(kāi)始時(shí)幾乎沒(méi)有氣泡
將5 mL 0.2 mol•L-1(或pH=0.7)的鹽酸與0.65g鋅粉混合溶液中立即產(chǎn)生大量氣泡
小組同學(xué)得出結(jié)論:在1.0mol•L-1FeCl3溶液中,F(xiàn)e3+的氧化性比H+更強(qiáng).

分析 (1)①FeCl3溶 液呈酸性是鐵離子水解促進(jìn)水電離平衡正向進(jìn)行,溶液中氫離子濃度增大;
②能使FeCl3溶液pH升高是促進(jìn)水解逆向進(jìn)行,據(jù)此分析;
(2)向反應(yīng)瓶中加入6.5g鋅粉物質(zhì)的量=$\frac{6.5g}{65g/mol}$=0.1mol,然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液,溶液中鐵離子物質(zhì)的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol,攪拌溶液溫度迅速上升,為放熱反應(yīng),稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀為氫氧化鐵沉淀,同時(shí)出現(xiàn)少量氣泡,收集檢驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體,集氣管口靠近火焰,有爆鳴聲證明為氫氣,說(shuō)明鋅和鐵離子水解生成的酸反應(yīng)生成氫氣,促進(jìn)水解平衡正向進(jìn)行生成氫氧化鐵沉淀;反應(yīng)一段時(shí)間后靜置,上層溶液為淺綠色為氯化亞鐵溶液,反應(yīng)瓶底部有黑色固體為過(guò)量的鋅和氯化亞鐵反應(yīng)生成的金屬鐵,據(jù)此回答問(wèn)題;
①出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因是鋅和水解生成的酸反應(yīng)生成氫氣,促進(jìn)水解平衡正向進(jìn)行生成氫氧化鐵沉淀;
②反應(yīng)后溶液為淺綠色是鐵離子和鋅反應(yīng)生成亞鐵離子和鋅離子的溶液;
③i.黑色固體可以被磁鐵吸引說(shuō)明含鐵;
ii.向黑色固體中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生氣泡,證明含有鋅;
iii.將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后,加入稀鹽酸,產(chǎn)生大量氣泡,證明為金屬鋅;
iv.向iii反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液,無(wú)變化說(shuō)明為鐵離子.
(3)將5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液與0.65g鋅粉混合,溶液溫度迅速上升,說(shuō)明發(fā)生氧化還原反應(yīng),開(kāi)始時(shí)幾乎沒(méi)有氣泡證明鐵離子先和鋅反應(yīng),氫離子沒(méi)反應(yīng);
5 mL 0.2 mol•L-1(或pH=0.7)的鹽酸與鋅反應(yīng)會(huì)生成氣體;

解答 解:(1)①FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+
故答案為:Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+;
②a能使FeCl3溶液pH升高是促進(jìn)水解逆向進(jìn)行,F(xiàn)e3++3H2O?Fe(OH)3+3H+
a.加水稀釋促進(jìn)水解平衡正向進(jìn)行,溶液PH增大,故a正確;
b.加入FeCl3固體溶解后平衡正向進(jìn)行,溶液PH減小,故b錯(cuò)誤;
 c.滴加濃KSCN溶液,結(jié)合鐵離子生成硫氰酸鐵,水解平衡逆向進(jìn)行,溶液PH增大,故c正確;
d.加入NaHCO3固體溶解后碳酸氫根離子結(jié)合氫離子促進(jìn)平衡正向進(jìn)行,溶液PH增大,故d正確;
故答案為:acd;
(2)向反應(yīng)瓶中加入6.5g鋅粉物質(zhì)的量=$\frac{6.5g}{65g/mol}$=0.1mol,然后加入50mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液,溶液中鐵離子物質(zhì)的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol,2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+,反應(yīng)定量關(guān)系可知鋅過(guò)量,攪拌溶液溫度迅速上升,說(shuō)明發(fā)生反應(yīng)為放熱反應(yīng),稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀為氫氧化鐵沉淀,同時(shí)出現(xiàn)少量氣泡,收集檢驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體,集氣管口靠近火焰,有爆鳴聲證明為氫氣,說(shuō)明鋅和鐵離子水解生成的酸反應(yīng)生成氫氣,促進(jìn)水解平衡正向進(jìn)行生成氫氧化鐵沉淀;反應(yīng)一段時(shí)間后靜置,上層溶液為淺綠色為氯化亞鐵溶液,反應(yīng)瓶底部有黑色固體,可能為過(guò)量的鋅和氯化亞鐵反應(yīng)生成的金屬鐵,Zn的性質(zhì)與Al相似,能發(fā)生反應(yīng):Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑,
①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和平衡移動(dòng)原理解釋出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因是溶液溫度升高,反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會(huì)促進(jìn)Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+正向移動(dòng),出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀,
故答案為:溶液溫度升高,反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會(huì)促進(jìn)Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+正向移動(dòng),出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀;
②反應(yīng)后溶液為淺綠色的原因是鐵離子和鋅反應(yīng)生成亞鐵離子和鋅離子的溶液,反應(yīng)的離子方程式為:2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+,
故答案為:2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+;
③i.黑色固體可以被磁鐵吸引說(shuō)明含鐵;
ii.向黑色固體中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生氣泡,證明含有鋅;
iii.將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后,加入稀鹽酸,產(chǎn)生大量氣泡,證明為金屬鋅;
iv.向iii反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液,無(wú)變化說(shuō)明為鐵離子.
a.分析可知黑色固體中一定含有的物質(zhì)是Fe和Zn,
故答案為:Fe和Zn;
b.上述實(shí)驗(yàn)無(wú)法確定黑色固體中是否含有Fe3O4,理由是iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+,導(dǎo)致在iv中檢測(cè)不到Fe3+,與沒(méi)有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同,
故答案為:iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+,導(dǎo)致在iv中檢測(cè)不到Fe3+,與沒(méi)有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同;
(3)探究上述1.0mol•L-1FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱,將5mL 1.0mol•L-1的FeCl3溶液與0.65g鋅粉混合,溶液溫度迅速上升,說(shuō)明發(fā)生氧化還原反應(yīng),開(kāi)始時(shí)幾乎沒(méi)有氣泡證明鐵離子先和鋅反應(yīng),氫離子沒(méi)反應(yīng);
5 mL 0.2 mol•L-1(或pH=0.7)的鹽酸與鋅反應(yīng)會(huì)生成氣體,
故答案為:5 mL 0.2 mol•L-1(或pH=0.7)的鹽酸;

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鹽類水解、溶液酸堿性的原因、物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、反應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因分析判斷等知識(shí)點(diǎn),掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵,題目難度中等.

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20.下列實(shí)驗(yàn)裝置圖正確且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵ā 。?table class="qanwser">A.
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如圖所示裝置可用于在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱C.
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( 。
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