题目内容

【题目】某小组同学设计如下实验,研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。

【实验Ⅰ】试剂:酸化的0.5 mol·L-1FeSO4溶液(pH = 0.2),5% H2O2溶液(pH = 5)

操作

现象

取2mL上述FeSO4溶液于试管中,加入5滴5% H2O2溶液

溶液立即变为棕黄色,稍后,产生气泡。测得反应后溶液pH=0.9

向反应后的溶液中加入KSCN溶液

溶液变红

(1)H2O2的电子式是_______,上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是________

(2)产生气泡的原因是____________________

【实验Ⅱ】 试剂:未酸化的0.5 mol·L-1FeSO4溶液(pH = 3),5% H2O2溶液(pH = 5)

操作

现象

取2 mL5% H2O2溶液于试管中,加入5滴上述FeSO4溶液

溶液立即变为棕黄色,产生大量气泡,并放热,反应混合物颜色加深且有浑浊。测得反应后溶液pH=1.4

(3)将上述混合物分离,得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。取部分棕黄色沉淀洗净,加4mol·L-1盐酸,沉淀溶解得到黄色溶液。初步判断该沉淀中含有Fe2O3,经检验还含有SO42-。检验棕黄色沉淀中SO42-的方法是________

(4)对于生成红褐色胶体的原因,提出两种假设:

i.H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+

ii.Fe2+ 氧化的产物发生了水解

① 根据实验II记录否定假设i,理由是________

② 实验验证假设ii:取Fe2(SO4)3溶液加热,溶液变为红褐色,pH下降,证明假设ii成立。

(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后,产生红褐色胶体,反应的离子方程式是________

【实验Ⅲ】

若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液,其余操作与实验II相同,除了产生与II相同的现象外,还生成刺激性气味气体,该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色。

(6)产生刺激性气味气体的原因是________

(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与________(至少写两点)有关。

【答案】 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O Fe3+作催化剂,使H2O2分解成H2OO2,2H2O2=2H2O+O2 取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO42- 反应后溶液的pH降低 2Fe2++H2O2+4H2O== 2Fe(OH)3(胶体)+4H+ H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动,产生的HCl受热挥发 pH、阴离子种类、温度、反应物用量

【解析】本题考查实验方案设计与评价,(1)过氧化氢的结构式为H-O-O-H,其电子式为:;根据现象,溶液变为棕黄色,说明Fe2+变为Fe3+,利用过氧化氢的氧化性,离子方程式为:2Fe2+ + H2O2 + 2H =2Fe3+ + 2H2O;(2)气泡是氧气,Fe3+作催化剂,使H2O2分解成H2OO2,2H2O2=2H2O+O2↑;(3)SO42-的检验,具体操作是:取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO42- ;(4)①反应前FeSO4溶液的pH=3,反应后溶液的pH=1.4,pH降低,说明产生H,故假设i不正确;(5)根据信息,得到红褐色胶体,此胶体为Fe(OH)3胶体,其离子反应方程式为2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3(胶体)+4H; (6)如果用FeCl2代替FeSO4溶液,实验现象与II现象相同, FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl, 此反应是吸热反应,根据实验现象,H2O2的分解反应是放热反应,促使平衡向正反应方向进行,逸出HCl气体;(7)根据上述实验对比,反应现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量有关。

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