Question

【题目】为研究铁盐与亚硫酸盐之间的反应，某研究小组利用孔穴板进行了实验探究：

小组记最的实验现象如下表所示:

	开始时	5min 后	3天后
实验I	溶液立即变为红褐色，比II、III中略浅	与开始混合时一致	溶液呈黄色，底部出现红褐色沉淀
实验II	溶液立即变为红褐色	红褐色明显变浅	溶液呈黄绿色
实验III	溶液立即变为红褐色	红褐色变浅，比II中深	溶液呈黄色

(1)测得实验所用0.4mol/LFeCl3溶液及Fe(NO3)3溶液pH均约为1.0。两溶液均呈酸性的原因是_______________(用离子方程式表示)。

(2)开始混合时，实验I中红褐色比II、III中略浅的原因是____________________________。

(3)为了探究5min后实验II、III中溶液红褐色变浅的原因，小组同学设计了实验IV；分别取少量 5min后实验I、II、III中溶液，加入2滴铁氰化钾溶液，发现实验II、III中出现蓝色沉淀，实验I中无明显变化。试用方程式解释溶液中出现Fe2+的原因______________________________。

(4)针对5min后实验III中溶液颜色比实验II中深，小组同学认为可能存在三种因素：

①Cl-可以加快Fe3+与SO32-的氧化还原反应：

②NO3-可以______________________________；

③NO3-在酸性环境下代替Fe3+氧化了SO32-，同时消耗H+，使Fe3+水解出的Fe(OH)3较多。

通过实验V和实验VI进行因素探究：

	实验操作(己知Na+对实验无影响)	5min后的现象
实验V	在2mLpH=1.0的0.4mol/L Fe(NO3)3溶液中溶解 固体，再加入2滴0.4mol/L Na2SO3溶液	溶液的红褐色介于II、III之间
实验VI	在2mLpH=1.0的稀硝酸中溶解约0.19gNaNO3固体，再加 入2滴0.4mol/LNa2SO3溶液。向其中滴入少量BaCl2溶液	_______________________。

实验结论：因素①和因素②均成立，因素③不明显。请将上述方案填写完整。

(5)通过上述时间，以下结果或推论合理的是_______________(填字母)。

a.Fe3+与SO32-同时发生水解反应和氧化还原反应，且水解反应的速率快，等待足够长时间后，将以氧化还原反应为主

b.浓度为1.2mol/L的稀硝酸在5min内不能将Fe2+氧化

c.向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO3)2，使其完全溶解，可用来检验实验1的上层淸液中是否存在SO42-

Answer 1

【答案】Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+起始浓度小，水解出的Fe(OH)3少 2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+ 减慢Fe3+与SO32-的氧化还原反应 0.14gNaCl 无明显现象 c

【解析】

(1)根据盐的水解规律越弱越水解结合物质中水解的原理来回答；

(2)红褐色为氢氧化铁的颜色，开始混合时，实验I中红褐色比Ⅱ、Ⅲ中略浅，说明水解生成的氢氧化铁比较少，根据水解的程度以及影响化学反应速率的因素进行分析解答；

(3)加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，是检测Fe2+的，分别取少量5min后实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液，加入2滴铁氰化钾溶液，发现实验Ⅱ、Ⅲ中出现蓝色沉淀，实验I中无明显变化，实验I中氯化铁含量少，生成的亚铁离子较少，实验Ⅱ、Ⅲ中铁离子和亚硫酸根离子发生氧化还原反应，在减少铁离子浓度的同时降低了pH，使水解出的氢氧化铁变少；

(4)5min后实验Ⅲ中溶液颜色比实验Ⅱ中深，可能是氯离子的影响，也可能是硝酸根离子的影响，实验Ⅱ、Ⅲ中，不同的是阴离子硝酸根离子、氯离子，因素①和因素②均成立，因素③不明显，可向硝酸铁溶液中加入氯离子，进行对照实验，可加入氯化钠进行对照，需加入的氯化钠中氯离子的物质的量等于氯化铁中氯离子的物质的量，据此分析解答；

(5)根据五组实验的现象分析，a．对比实验Ⅱ、Ⅲ5min后的现象分析；b．对照实验II、III，5min内稀硝酸能氧化亚铁离子；c．根据硫酸根离子的检验方法分析解答，硫酸钡不溶于酸。

(1)FeCl3及Fe(NO3)3都为强酸弱碱盐，铁离子水解导致溶液呈酸性，水解方程式为：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+；

(2)实验Ⅰ中0.4mol/L FeCl3溶液2滴，实验Ⅱ、Ⅲ中0.4mol/L FeCl3溶液2mL，实验I相对于实验Ⅱ、Ⅲ，Fe3+起始浓度小，虽然越稀越水解，但水解的铁离子数目不及实验Ⅱ、Ⅲ，且水解的速率不及实验Ⅱ、Ⅲ，水解出的Fe(OH)3少，所以开始混合时，实验I中红褐色比Ⅱ、Ⅲ中略浅；

(3)实验Ⅰ中0.4mol/L FeCl3溶液2滴，实验Ⅱ、Ⅲ中0.4mol/L FeCl3溶液2mL，分别取少量5min后实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液，加入2滴铁氰化钾溶液，因实验I中氯化铁含量少，生成的亚铁离子较少，而实验Ⅱ、Ⅲ中2Fe3++SO32-+H2O═2Fe2++2H++SO42-，生成较多的亚铁离子，3Fe2++2[Fe(CN)6]3-═Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)，加入2滴铁氰化钾溶液，发现实验Ⅱ、Ⅲ中出现蓝色沉淀；

(4)实验Ⅱ、Ⅲ中，不同是阴离子硝酸根离子、氯离子，针对5min后实验Ⅲ中溶液颜色比实验Ⅱ中深，可能是硝酸根离子的影响，或氯离子的影响，可能存在三种因素：①Cl-可以加快Fe3+与SO32-的氧化还原反应；②NO3-可以减慢Fe3+与SO32-的氧化还原反应；③NO3-在酸性环境下代替Fe3+氧化了SO32-，同时消耗H+，使Fe3+水解出的Fe(OH)3较多。因素①和因素②均成立，因素③不明显，可向硝酸铁溶液中加入氯离子，进行对照实验，0.4mol/L FeCl3溶液2mL含有氯离子的物质的量为0.4mol/L×2mL×3=2.4×10-3mol，需氯化钠的质量为2.4×10-3mol×58.5g/mol≈0.14g；

(5)a．对比实验Ⅱ、Ⅲ5min后的现象，溶液立即变为红褐色，说明铁离子水解，实验Ⅲ比实验Ⅱ红褐色深，铁离子和亚硫酸根离子发生氧化还原反应，但不是以氧化还原反应为主，故a错误；

b．对照实验Ⅱ、Ⅲ，实验Ⅲ现象红褐色变浅，比II中深，说明稀硝酸在5min内能将Fe2+氧化，故b错误；

c．向pH大于1的稀硝酸中加入少量Ba(NO3)2，使其完全溶解，可用来检验实验I的上层清液中是否存在SO42-，若有该离子，则有白色不溶于稀硝酸的沉淀产生，故c正确；

故答案为c。