Question

【題目】某實驗小組同學依據資料深入探究Fe3+在水溶液中的行為。

資料：i．Fe3+ 在水溶液中以水合鐵離子的形式存在，如[Fe(H2O)6]3+；

[Fe(H2O)6]3+發(fā)生如下水解反應：

[Fe(H2O)6]3+(幾乎無色)+nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黃色)+nH3O+(n=0～6)；

ii.[FeCl4(H2O)2]-為黃色。

【實驗I】

【實驗II】

分別用試管①、③中的試劑作為待測液，用色度計測定其透光率。透光率越小，溶液顏色越深；透光率越大，溶液顏色越淺。

圖1 圖2

Fe(NO3)3溶液透光率隨溫度變化曲線 FeCl3溶液透光率隨溫度變化曲線

（1）實驗I中，試管②溶液變?yōu)闊o色的原因是 。

（2）實驗I中，試管③溶液呈棕黃色與[FeCl4(H2O)2]-有關，支持此結論的實驗現(xiàn)象是 。

（3）由實驗II圖1、2可知：加熱時，溶液顏色 （填“變淺”、“變深”或“不變”）。

（4）由實驗II，可以得出如下結論：

[結論一]FeCl3溶液中存在可逆反應：[FeCl4(H2O)2]-+4H2O[Fe(H2O)6]3++4Cl-

得出此結論的理由是 。

[結論二] 結論一中反應的ΔH （填“>0”或“<0”）。

（5）實驗小組同學重新設計了一個實驗證明（4）中結論一。實驗方案：取試管①中溶液， （請描述必要的實驗操作和現(xiàn)象）。

Answer 1

【答案】（1）由已知：[Fe(H2O)6]3++ nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+ (1分)

加入HNO3后，c(H+)增大，導致此平衡逆向移動，溶液由黃色變?yōu)闊o色。(1分)

（2）②中溶液褪色(1分)，而④中溶液黃色。(1分)

（3）變深 (1分)（4）升高或降低相同溫度時，FeCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe(NO3)3溶液，說明在FeCl3溶液中存在水合鐵離子的水解平衡之外，還存在[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O[Fe(H2O)6]3+ + 4Cl- 。(2分)；<(2分)（5）先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況。若通過以上操作，經由先褪色再變黃后的溶液，透光率隨溫度升高而減小，隨溫度下降而增大，則證明了(4)中結論一。(合理的操作1分，與之對應的合理現(xiàn)象1分，

【解析】

試題分析：（1）由已知：[Fe(H2O)6]3++ nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+；加入HNO3后，c(H+)增大，導致此平衡逆向移動，溶液由黃色變?yōu)闊o色；

（2）實驗I中，試管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液黃色；

（3）由實驗II圖1、2可知：加熱時，溶液的透光率均減小，溶液顏色變深；

（4）升高或降低相同溫度時，F(xiàn)eCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe(NO3)3溶液，說明在FeCl3溶液中存在水合鐵離子的水解平衡之外，還存在[FeCl4(H2O)2]- +4H2O[Fe(H2O)6]3+ + 4Cl- ΔH < 0；

（5）取試管①中溶液，先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況。若通過以上操作，經由先褪色再變黃后的溶液，透光率隨溫度升高而減小，隨溫度下降而增大，則證明了(4)中結論一。