Question

11．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺（圖1）

（1）Fe³⁺與Cu粉發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）探究白色沉淀產(chǎn)生的原因，請(qǐng)?zhí)顚憣?shí)驗(yàn)方案：
查閱資料：
ⅰ．SCN^-的化學(xué)性質(zhì)與I^-相似，ⅱ．2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂

實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象	結(jié)論
步驟1：取4mL0.1mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	產(chǎn)生白色沉淀	CuSO4與KSCN反應(yīng)產(chǎn)生了白色沉淀
：步驟2：取取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液	無(wú)明顯現(xiàn)象

Cu²⁺與SCN^-反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺

實(shí)驗(yàn)方案	現(xiàn)象
向3mL 0.1mol/L FeSO4溶液中加入1mL 8mol/L稀硝酸	溶液變?yōu)樽厣�，放置一段時(shí)間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色

探究上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：
查閱資料：Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺（棕色）
（3）用離子方程式解釋NO 產(chǎn)生的原因3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（4）從化學(xué)反應(yīng)速率與限度的角度對(duì)體系中存在的反應(yīng)進(jìn)行分析：
反應(yīng)Ⅰ：Fe²⁺與HNO₃反應(yīng)；    反應(yīng)Ⅱ：Fe²⁺與NO反應(yīng)
①依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ的速率比反應(yīng)Ⅱ慢（填“快”或“慢”）．
②乙認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ是一個(gè)不可逆反應(yīng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明其猜測(cè)正確，乙設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是取反應(yīng)后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明反應(yīng)I是不可逆反應(yīng)．
③請(qǐng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋溶液由棕色變?yōu)辄S色的原因Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導(dǎo)致溶液中Fe²⁺濃度降低，導(dǎo)致平衡Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺逆向移動(dòng)，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，溶液由棕色變?yōu)辄S色．
（5）丙認(rèn)為若生成的NO與Fe²⁺不接觸，溶液就不會(huì)出現(xiàn)棕色，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖2，實(shí)現(xiàn)
Fe²⁺$\stackrel{稀HNO_{3}}{→}$Fe³⁺的轉(zhuǎn)化，同時(shí)避免出現(xiàn)此異�，F(xiàn)象．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺與Cu粉發(fā)生反應(yīng)生成銅離子與亞鐵離子；
（2）圖1中得到溶液中Fe²⁺為0.2mol/L，Cu²⁺為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)；
由題目信息ii可知，Cu²⁺與SCN^-反應(yīng)生成CuSCN沉淀，同時(shí)生成（SCN）₂；
（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)生成鐵離子、NO與水；
（4）①反應(yīng)速率快的反應(yīng)現(xiàn)象最先表現(xiàn)；
②反應(yīng)中硝酸過(guò)量，若存在平衡，溶液中含有Fe²⁺，否則沒(méi)有Fe²⁺，可以用K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗(yàn)；
③Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導(dǎo)致溶液中Fe²⁺濃度降低，導(dǎo)致平衡發(fā)生移動(dòng)，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；
（5）利用原電池原理，使NO與Fe²⁺在不同的電極區(qū)域生成．

解答 解：（1）Fe³⁺與Cu粉發(fā)生反應(yīng)生成銅離子與亞鐵離子，反應(yīng)離子方程式為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）由反應(yīng)2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，可知圖1中得到溶液中Fe²⁺為0.2mol/L，Cu²⁺為0.1mol/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，故實(shí)驗(yàn)方案為：
步驟1：取4mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，
步驟2：取4mL 0.1mol/L FeSO₄溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液，
由題目信息ii可知，Cu²⁺與SCN^-反應(yīng)生成CuSCN沉淀，同時(shí)生成（SCN）₂，反應(yīng)離子方程式為：2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂，
故答案為：0.1；取4mL 0.1mol/L FeSO₄溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液；2Cu²⁺+4SCN^-=2CuSCN↓+（SCN）₂；
（3）亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)生成鐵離子、NO與水，反應(yīng)離子方程為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案為：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-═3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（4）①溶液先變?yōu)樽厣�，放置一段時(shí)間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色，反應(yīng)速率快的反應(yīng)現(xiàn)象最先表現(xiàn)，反應(yīng)Ⅰ的速率比反應(yīng)Ⅱ的慢，
故答案為：慢；
②反應(yīng)中硝酸過(guò)量，若存在平衡，溶液中含有Fe²⁺，否則沒(méi)有Fe²⁺，具體的實(shí)驗(yàn)方案是：取反應(yīng)后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明反應(yīng)I是不可逆反應(yīng)，
故答案為：取反應(yīng)后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明反應(yīng)I是不可逆反應(yīng)；
③Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導(dǎo)致溶液中Fe²⁺濃度降低，導(dǎo)致平衡Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺逆向移動(dòng)，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，溶液由棕色變?yōu)辄S色，
故答案為：Fe²⁺被硝酸氧化為Fe³⁺，導(dǎo)致溶液中Fe²⁺濃度降低，導(dǎo)致平衡Fe²⁺+NO?Fe（NO）²⁺逆向移動(dòng)，最終Fe（NO）²⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，溶液由棕色變?yōu)辄S色；
（5）利用原電池原理，使NO與Fe²⁺在不同的電極區(qū)域生成，實(shí)驗(yàn)裝置圖為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)原理的探究實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，注意利用對(duì)照法分析解答，較好的考查學(xué)生閱讀能力、知識(shí)獲取與遷移運(yùn)用能力，注意中學(xué)常見(jiàn)儀器與裝置的繪畫．