Question

6．某化學(xué)小組探究酸性條件下NO₃^-、SO₄^2-、Fe³⁺三種微粒的氧化性強弱，設(shè)計如下實驗（夾持儀器已略去，裝置的氣密性已檢驗）．（忽略氧氣對反應(yīng)的影響）
實驗記錄如下：

實驗序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
I	向A裝置中通入一段時間的SO2氣體．	A中黃色溶液迅速變成深紅棕色，最終變?yōu)闇\綠色．
II	取出少量A裝置中的溶液，先加入KSCN溶液，再加入BaCl2溶液．	加入KSCN溶液后溶液不變色，再加入BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀．
III	打開活塞a，將過量稀HNO3加入裝置A中，關(guān)閉活塞a．	A中淺綠色溶液最終變?yōu)辄S色．
IV	取出少量A裝置中的溶液，加入KSCN溶液；向A裝置中注入空氣．	溶液變?yōu)榧t色；液面上方有少量紅棕色氣體生成．

請回答下列問題：
（1）配制FeCl₃溶液時，常常加入鹽酸，目的是（用化學(xué)用語和簡單文字?jǐn)⑹觯�：鐵離子水解：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，加入鹽酸，增大c（H⁺），平衡左移，抑制Fe³⁺水解．
（2）資料表明，F(xiàn)e³⁺能與SO₂結(jié)合形成深紅棕色物質(zhì)Fe（SO₂）₆³⁺，反應(yīng)方程式為：Fe³⁺+6SO₂?Fe（SO₂）₆³⁺．請用化學(xué)平衡移動原理解釋實驗I中溶液顏色變化的原因Fe³⁺和SO₂生成紅棕色的Fe（SO₂）₆³⁺反應(yīng)速率較快：Fe³⁺+6SO₂Fe（SO₂）₆³⁺；而反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺反應(yīng)緩慢，但是反應(yīng)限度較大，使溶液中c（Fe³⁺）降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液．
（3）實驗II中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓．
（4）實驗III中，淺綠色溶液變?yōu)辄S色的原因是3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（5）實驗IV中液面上方有少量紅棕色氣體生成，發(fā)生反應(yīng)的方程式是2NO+O₂=2NO₂．
（6）綜合上述實驗得出的結(jié)論是：在酸性條件下，氧化性強弱是：NO₃^-＞Fe³⁺＞SO₄^2-．請從微粒變化的角度解釋實驗II中溶液中檢出Fe²⁺和SO₄^2-，說明Fe³⁺氧化SO₂生成SO₄^2-，氧化性Fe³⁺＞SO₄^2-；實驗III中溶液變黃色、IV中檢出Fe³⁺和NO生成，說明酸性條件下NO₃^-氧化Fe²⁺，氧化性NO₃^-＞Fe³⁺；所以，在酸性條件下，氧化性強弱是：NO₃^-＞Fe³⁺＞SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）鐵離子水解溶液呈酸性，加入鹽酸，增大氫離子濃度，抑制鐵離子水解；
（2）Fe³⁺和SO₂生成紅棕色的Fe（SO₂）₆³⁺反應(yīng)速率較快，鐵離子氧化二氧化硫反應(yīng)緩慢，但是反應(yīng)限度較大，使溶液中Fe³⁺濃度降低，生成Fe（SO₂）₆³⁺的平衡逆向移動；
（3）加入KSCN溶液后溶液不變色，說明鐵離子完全轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，再加入BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，氧化生成硫酸根與鋇離子結(jié)合為硫酸鋇；
（4）硝酸具有強氧化性，將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子；
（5）反應(yīng)生成的NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮；
（6）氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性．

解答 解：（1）鐵離子水解：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，加入鹽酸，增大c（H⁺），平衡左移，抑制Fe³⁺水解，
故答案為：鐵離子水解：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺，加入鹽酸，增大c（H⁺），平衡左移，抑制Fe³⁺水解；
（2）Fe³⁺和SO₂生成紅棕色的Fe（SO₂）₆³⁺反應(yīng)速率較快：Fe³⁺+6SO₂Fe（SO₂）₆³⁺；而反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺反應(yīng)緩慢，但是反應(yīng)限度較大，使溶液中c（Fe³⁺）降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液，
故答案為：Fe³⁺和SO₂生成紅棕色的Fe（SO₂）₆³⁺反應(yīng)速率較快：Fe³⁺+6SO₂Fe（SO₂）₆³⁺；而反應(yīng)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺反應(yīng)緩慢，但是反應(yīng)限度較大，使溶液中c（Fe³⁺）降低，平衡逆向移動，紅棕色逐漸褪去，最終得到淺綠色溶液；
（3）加入KSCN溶液后溶液不變色，說明鐵離子完全轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，再加入BaCl₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，氧化生成硫酸根與鋇離子結(jié)合為硫酸鋇，反應(yīng)離子方程式為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
故答案為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；
（4）硝酸具有強氧化性，將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子，淺綠色溶液變?yōu)辄S色，反應(yīng)離子方程式為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（5）反應(yīng)生成的NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，發(fā)生反應(yīng)的方程式是：2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：2NO+O₂=2NO₂；
（6）實驗II中溶液中檢出Fe²⁺和SO₄^2-，說明Fe³⁺氧化SO₂生成SO₄^2-，氧化性Fe³⁺＞SO₄^2-；實驗III中溶液變黃色、IV中檢出Fe³⁺和NO生成，說明酸性條件下NO₃^-氧化Fe²⁺，氧化性NO₃^-＞Fe³⁺；所以，在酸性條件下，氧化性強弱是：NO₃^-＞Fe³⁺＞SO₄^2-，
故答案為：實驗II中溶液中檢出Fe²⁺和SO₄^2-，說明Fe³⁺氧化SO₂生成SO₄^2-，氧化性Fe³⁺＞SO₄^2-；實驗III中溶液變黃色、IV中檢出Fe³⁺和NO生成，說明酸性條件下NO₃^-氧化Fe²⁺，氧化性NO₃^-＞Fe³⁺；所以，在酸性條件下，氧化性強弱是：NO₃^-＞Fe³⁺＞SO₄^2-．

點評 本題考查物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗，涉及離子檢驗、化學(xué)平衡、方程式書寫、氧化還原反應(yīng)等，側(cè)重對原理的考查與分析，題目難度中等．