Question

6．（一）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組討論Fe³⁺和SO₃^2-之間發(fā)生怎樣的反應(yīng)，提出了兩種可能；一是發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；二是發(fā)生雙水解反應(yīng)：2Fe³⁺+3SO₃^2-+6H₂O=2Fe²⁺+2Fe（OH）₃（膠體）+3H₂SO₄，為了證明是哪一種反應(yīng)發(fā)生，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)施了下列實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)用品：Na₂SO₃濃溶液，BaCl₂稀溶液，稀鹽酸，試管若干，膠頭滴管若干，從選擇的藥品分析，設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)Na₂SO₃是否變質(zhì)（或檢驗(yàn)Na₂SO₃溶液中是否混有Na₂SO₄）．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取5mL FeCl₃濃溶液于試管中，再滴加入 Na₂SO₃濃溶液，觀(guān)察到溶液顏色由黃色變?yōu)榧t棕色，無(wú)氣泡產(chǎn)生，無(wú)沉淀生成，繼續(xù)加入Na₂SO₃濃溶液至過(guò)量，溶液顏色加深，最終變?yōu)榧t褐色，這種紅褐色液體是氫氧化鐵膠體向紅褐色液體中加入稀鹽酸至過(guò)量，將所得溶液分為兩等份，其中一份加入KSCN溶液變成血紅色，反應(yīng)的離子方程式為Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃．另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成，產(chǎn)生該白色沉淀的離子方程式是Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓．
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：換成兩種稀溶液重復(fù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ，產(chǎn)生現(xiàn)象完全相同，由上述實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是Fe³⁺與SO₃^2-同時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)和雙水解反應(yīng)
若在FeCl₃溶液中加入Na₂CO₃濃溶液，觀(guān)察到紅褐色沉淀并且產(chǎn)生無(wú)色氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl．
從形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是從上述實(shí)驗(yàn)中可以看出，二者的水溶液與FeCl₃溶液反應(yīng)現(xiàn)象差別很大，分析其可能的原因是：①SO₃^2-有較強(qiáng)的還原性，CO₃^2-沒(méi)有還原性；②SO₃^2-水解能力較CO₃^2-小．
（二）鎳雖不是中學(xué)階段常見(jiàn)的金屬元素，但在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要作用．NiSO₄•xH₂O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于鍍鎳、電池等，可由電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素）為原料獲得．操作步驟如下：

①向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS是為了除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質(zhì)，除去Cu²⁺的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）．
②濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，加Na₂CO₃過(guò)濾后，再加適量稀硫酸溶解又生成NiSO₄，這兩步操作的目的是增大NiSO₄濃度，富集Ni元素，有利于蒸發(fā)結(jié)晶．

Answer 1

分析 （一）實(shí)驗(yàn)Ⅰ：根據(jù)選擇的實(shí)驗(yàn)用品“Na₂SO₃濃溶液、BaCl₂稀溶液、稀鹽酸”分析實(shí)驗(yàn)的目的；
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：根據(jù)氫氧化鐵的顏色為紅褐色進(jìn)行判斷反應(yīng)生成了氫氧化鐵膠體；
加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，證明溶液中存在鐵離子，另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成是硫酸根離子結(jié)合鋇離子形成硫酸鋇沉淀的反應(yīng)；
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：根據(jù)反應(yīng)生成了氫氧化鐵和硫酸根離子進(jìn)行分析；
根據(jù)碳酸根離子與鐵離子發(fā)生了雙水解生成氫氧化鐵和二氧化碳寫(xiě)出離子方程式；
根據(jù)碳酸鈉和亞硫酸鈉的本身性質(zhì)進(jìn)行判斷；
（二）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過(guò)濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質(zhì)，對(duì)濾液Ⅱ先加W，應(yīng)為過(guò)氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過(guò)濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過(guò)濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶可得到硫酸鎳晶體，以此解答．

解答 解：實(shí)驗(yàn)Ⅰ：學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)用品：Na₂SO₃濃溶液、BaCl₂稀溶液、稀鹽酸，目的是檢驗(yàn)亞硫酸鈉是否被氧化成了硫酸鈉，
故答案為：檢驗(yàn)Na₂SO₃是否變質(zhì)（或檢驗(yàn)Na₂SO₃溶液中是否混有Na₂SO₄）；
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：FeCl₃濃溶液于試管中，逐滴加入Na₂SO₃濃溶液，鐵離子能夠與亞硫酸根離子發(fā)生水解生成了紅褐色的氫氧化鐵膠體；
加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，反應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃，另一份加入BaCl₂稀溶液有少量白色沉淀生成，產(chǎn)生該白色沉淀的離子方程式是：Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓，
故答案為：氫氧化鐵膠體；Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃； Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓；
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：換用稀釋的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重復(fù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ，產(chǎn)生的現(xiàn)象完全相同，證明了Fe³⁺與SO₃^2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)和雙水解反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的，
在FeCl₃濃溶液中加Na₂CO₃濃溶液，觀(guān)察到紅褐色沉淀并且產(chǎn)生無(wú)色氣體，二者發(fā)生了雙水解反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl；
從形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是從上述實(shí)驗(yàn)中可以看出，二者的水溶液與FeCl₃溶液反應(yīng)現(xiàn)象差別很大，分析其可能的原因是：
由于亞硫酸根離子具有較強(qiáng)的還原性，能夠與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而碳酸根離子沒(méi)有還原性；
鐵離子與亞硫酸根離子生成了氫氧化鐵膠體，與碳酸根離子反應(yīng)生成了氫氧化鐵沉淀，說(shuō)明碳酸根離子水解能力比亞硫酸根離子大，
故答案為：Fe³⁺與SO₃^2-同時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)和雙水解反應(yīng)；2FeCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑+6NaCl；SO₃^2-有較強(qiáng)的還原性，CO₃^2-沒(méi)有還原性；SO₃^2-水解能力較CO₃^2-��；
（二）電鍍廢渣（除鎳外，還含有銅、鋅、鐵等元素），過(guò)濾后在濾液中加入FeS，生成CuS、ZnS，可除去Cu²⁺、Zn²⁺等雜質(zhì)，對(duì)濾液Ⅱ先加W，應(yīng)為過(guò)氧化氫，可氧化Fe²⁺生成Fe³⁺，有利于水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，過(guò)濾后在濾液中加入碳酸鈉，可生成NiCO₃，過(guò)濾后加入硫酸可生成NiSO₄，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶可得到硫酸鎳晶體，
①向?yàn)V液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等雜質(zhì)，說(shuō)明CuS的溶解度更小，反應(yīng)的離子方程式為FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq），
故答案為：FeS（aq）+Cu²⁺（aq）=Fe²⁺（aq）+CuS（aq）；
②濾液Ⅲ溶質(zhì)的主要成分是NiSO₄，再加入碳酸鈉過(guò)濾后，加稀硫酸溶解又生成NiSO₄，可增大成NiSO₄濃度，有利于蒸發(fā)結(jié)晶，
故答案為：增大NiSO₄濃度，富集Ni元素，有利于蒸發(fā)結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究反應(yīng)機(jī)理的方法，鋁的重要化合物性質(zhì)、電離方程式、離子方程式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等，注意掌握常見(jiàn)元素單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，明確離子方程式、電離方程式的書(shū)寫(xiě)原則，本題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．