Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組研究二價(jià)鐵的還原性，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象
Ⅰ		現(xiàn)象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本變?yōu)榧t褐色
Ⅱ		現(xiàn)象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀顏色幾乎不變

（1）實(shí)驗(yàn)所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量鐵粉反應(yīng)制得，離子方程式是____。

（2）實(shí)驗(yàn)I中沉淀變?yōu)榧t褐色的化學(xué)方程式是________。

（3）關(guān)于實(shí)驗(yàn)II中白色沉淀的組成，小組同學(xué)展開研究。

① 已知Fe(HCO3)2在水中不存在。對(duì)沉淀組成作出如下假設(shè)，請(qǐng)補(bǔ)充完整。

假設(shè)a：依據(jù)NaHCO3溶液顯_______性，推測(cè)白色沉淀可能為Fe(OH)2；

假設(shè)b：白色沉淀可能為_______。

② 研究白色沉淀組成的實(shí)驗(yàn)如下：

i．取少量白色沉淀，充分洗滌，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣泡；

ii．向所得溶液中滴入KSCN試劑，溶液幾乎不變紅；

iii．向ii溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即變?yōu)榧t色。

由此說(shuō)明，白色沉淀中一定含有_________離子。

③ 研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)白色沉淀在空氣中久置，最終變?yōu)榧t褐色。則該沉淀比實(shí)驗(yàn)I中所得的Fe(OH)2______（填“難”或“易”）于被空氣氧化。

（4）對(duì)比實(shí)驗(yàn)I，研究酸堿性對(duì)二價(jià)鐵還原性的影響，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)III：

將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整______。

（5）據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，為避免二價(jià)鐵被空氣氧化，可采取的措施是______。

Answer 1

【答案】2Fe3++Fe=3Fe2+ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 堿 FeCO3 Fe2+和CO32- 難 滴加H2SO4溶液 控制溶液為酸性環(huán)境、使二價(jià)鐵以碳酸鹽的形式沉淀

【解析】

Fe2+具有還原性，易被空氣中的氧氣氧化，實(shí)驗(yàn)I中向FeSO4溶液中滴加氫氧化鈉溶液，先發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化亞鐵白色沉淀，3min后沉淀基本變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化為紅褐色氫氧化鐵；實(shí)驗(yàn)IINaHCO3溶液顯堿性，向FeSO4溶液中滴加NaHCO3溶液，同樣產(chǎn)生白色沉淀，白色沉淀3 min后沉淀顏色幾乎不變，與實(shí)驗(yàn)I現(xiàn)象不一致，因此推測(cè)白色沉淀可能是別的物質(zhì)，根據(jù)參加反應(yīng)的物質(zhì)推測(cè)，沉淀還有可能是碳酸亞鐵；且碳酸亞鐵被氧氣氧化的速率小于氫氧化亞鐵氧化的速率，據(jù)此解題。

(1)Fe與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe2+，書寫此反應(yīng)方程式時(shí)應(yīng)注意電荷守恒和質(zhì)量守恒。反應(yīng)方程式可表示為： 2Fe3++Fe=3Fe2+ ；

(2)實(shí)驗(yàn)I中沉淀變?yōu)榧t褐色,說(shuō)明氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化為紅褐色氫氧化鐵，反應(yīng)方程式為：4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 ；

(3)①碳酸氫鈉溶液呈堿性；根據(jù)加入的試劑和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知白色沉淀還有可能為碳酸亞鐵FeCO3 ；

②i．取少量白色沉淀，充分洗滌，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣泡，則無(wú)色氣泡應(yīng)為二氧化碳，則沉淀中應(yīng)含有碳酸根；ii．向所得溶液中滴入KSCN試劑，溶液幾乎不變紅，說(shuō)明溶液中不含有三價(jià)鐵離子；iii．向ii溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即變?yōu)榧t色，說(shuō)明原溶液中存在亞鐵離子，被H2O2 氧化為鐵離子；因此可以說(shuō)明沉淀中一定含有Fe2+和CO32- ；

③實(shí)驗(yàn)II，3min后白色沉淀無(wú)變化，在空氣中久置，最終變?yōu)榧t褐色。而實(shí)驗(yàn)I中的氫氧化亞鐵在3min后完全被氧化，因此實(shí)驗(yàn)II中沉淀比實(shí)驗(yàn)I中所得的Fe(OH)2難于被空氣氧化。

(4)實(shí)驗(yàn)III的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯克釅A性對(duì)二價(jià)鐵還原性的影響，而實(shí)驗(yàn)I已經(jīng)研究了堿性條件對(duì)二價(jià)鐵的還原性的影響，因此實(shí)驗(yàn)III應(yīng)為研究酸性條件的影響，實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)為向硫酸亞鐵溶液中滴加H2SO4溶液；

(5)實(shí)驗(yàn)III的現(xiàn)象顯示，在酸性條件下，二價(jià)鐵離子不易被氧化，因此為避免二價(jià)鐵被空氣氧化，可采取的措施是控制溶液為酸性環(huán)境，或使二價(jià)鐵以碳酸鹽的形式沉淀。