Question

【題目】某同學在實驗室進行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉化的實驗:

實驗I:將Fe3+轉化為Fe2+

(1)Fe3+與Cu粉發生反應的離子方程式為：_________________。

(2)探究白色沉淀產生的原因，請填寫實驗方案：

實驗方案	現象	結論
步驟1：取4mL____mol/LCuSO4溶液向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液	產生白色沉淀	CuSO4與KSCN反應產生了白色沉淀
步驟2：取______________，向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液	無明顯現象

查閱資料：ⅰ.SCN-的化學性質與I-相似，ⅱ.2Cu2++4I-=2CuI↓+I2

則Cu2+與SCN-反應的離子方程式為________________。

實驗Ⅱ：將Fe2+轉化為Fe3+

實驗方案	現象
向3mL0.1mol/LFeSO4溶液中加入1mL8mol/L稀硝酸	溶液變為棕色，放置一段時間后，棕色 消失，溶液變為黃色

探究上述現象出現的原因：

查閱資料：Fe2++NOFe(NO)2+（棕色）

(3)用離子方程式解釋NO產生的原因____________。

(4)從化學反應速率與限度的角度對體系中存在的反應進行分析：

反應Ⅰ：Fe2+與HNO3反應；反應Ⅱ：Fe2+與NO反應

①依據實驗現象，甲認為反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ_______(填“快”或“慢”)。

②乙認為反應Ⅰ是一個不可逆反應，并通過實驗證明其猜測正確，乙設計的實驗方案是_________________________。

③請用化學平衡移動原理解釋溶液由棕色變為黃色的原因____________。

Answer 1

【答案】 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 0.1 取4mL 0.2mol·L-1 FeSO4溶液 2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O 慢 取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應 Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導致溶液中Fe2+濃度降低，導致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移動，最終Fe(NO)2+完全轉化為Fe3+，溶液由棕色變為黃色；

【解析】（1）Fe3+與Cu粉發生反應生成銅離子與亞鐵離子，反應離子方程式為：2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+；（2）由反應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溶液進行對照實驗，故實驗方案為：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 0.2mol/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-反應生成CuSCN沉淀，同時生成(SCN)2，反應離子方程式為：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氧化性，反應生成鐵離子、NO與水，反應離子方程為：3Fe2++4H++NO3-＝3Fe3++NO↑+2H2O；（4）①溶液先變為棕色，放置一段時間后，棕色消失，溶液變為黃色，反應速率快的反應現象最先表現，反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ的慢；②反應中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe2+，否則沒有Fe2+，具體的實驗方案是：取反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應I是不可逆反應；③Fe2+被硝酸氧化為Fe3+，導致溶液中Fe2+濃度降低，導致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移動，最終Fe(NO)2+完全轉化為Fe3+，溶液由棕色變為黃色。