Question

【题目】某小组研究FeCl3与Na2S的反应，设计了如下实验：

		实验a	实验b	实验c
	FeCl3 体积	5 mL	10 mL	30 mL
	实验 现象	产生黑色浑浊，混合液pH=11.7	黑色浑浊度增大，混合液pH=6.8	黑色浑浊比实验b明显减少，观察到大量黄色浑浊物，混合液pH=3.7

I. 探究黑色沉淀的成分

查阅资料：Fe2S3（黑色）在空气中能够稳定存在，FeS（黑色）在空气中易变质为Fe(OH)3

设计实验：分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时，a中沉淀无明显变化。

b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。

（1）① 同学甲认为实验a中黑色沉淀为Fe2S3，实验b、c的黑色沉淀物中既有Fe2S3又有FeS，依据的实验现象是________。

② 同学乙认为实验b的黑色沉淀物中有FeS则一定混有S，理由是_________。

③ 设计实验检验b的黑色沉淀物中混有硫。

已知：硫在酒精溶液中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大。

实验证明了b中黑色沉淀混有S，试剂a是_____，观察到的现象为_____。

II. 探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因

经查阅资料，可能的原因有两种：

原因1：pH影响了Fe3+与S2-的性质，二者不能发生氧化还原反应。

原因2：沉淀反应先于氧化还原反应发生，导致反应物浓度下降，二者不能发生氧化还原反应。

设计实验：电极材料为石墨

（2）①试剂X和Y分别是__________、__________。

②甲认为若右侧溶液变浑浊，说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。是否合理？说明理由_______。

③乙进一步实验证明该装置中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应，实验操作及现象是_______。

④由此得出的实验结论是__________。

III. 探究实验c随着FeCl3溶液的增加，黑色沉淀溶解的原因

实验1	实验2

（3）①用离子方程式解释实验1中的现象_________、_________（写离子方程式）。

②结合化学平衡等反应原理及规律解释实验2中现象相同与不同的原因______。

Answer 1

【答案】a中沉淀无明显变化，b、c中黑色沉淀变为红褐色 依据化合价升降守恒，铁元素化合价降低，硫元素化合价必然升高 水 溶液变浑浊 25mL pH=12.2 NaOH溶液 5mL 0.1mol/L FeCl3溶液 不合理，因为空气中的氧气也可能氧化S2- 取左侧烧杯中的液体，加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀产生 氧化还原反应不能发生的原因是pH影响了Fe3+和S2-的性质 FeS+2H+=H2S↑+Fe2+ FeS+2 Fe3+=S+3Fe2+ 实验现象相同的原因：实验2中两份溶液的c(H+)相同，都存在平衡Fe2S3(s) Fe3+(aq)+S2-(aq)，H+与S2-结合生成H2S，酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应，两种因素使得c(Fe3+)、c(S2-)降低，平衡正向移动，现象不同的原因是：加入FeCl3溶液比加入盐酸的体系c(Fe3+)更大，酸性条件下c(Fe3+)与S2-发生氧化还原反应速率增大，因此固体溶解更快。

【解析】

I. （1）① 同学甲认为实验a中黑色沉淀为Fe2S3，实验b、c的黑色沉淀物中既有Fe2S3又有FeS，依据的实验现象是a中沉淀无明显变化，b、c中黑色沉淀变为红褐色；

②依据化合价升降守恒，铁元素化合价降低，硫元素化合价必然升高，据此，同学乙认为实验b的黑色沉淀物中有FeS则一定混有S；

③ 实验证明了b中黑色沉淀混有S，试剂a是水，硫不溶于水，观察到的现象为溶液变浑浊；

II. （2）①提供含有铁离子的试剂，故试剂X和Y分别是25mL pH=12.2 NaOH溶液、5mL 0.1mol/L FeCl3溶液；

②甲认为若右侧溶液变浑浊，说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应，该说法不合理，因为空气中的氧气也可能氧化S2-；

③乙进一步实验证明该装置中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应，取左侧烧杯中的液体，加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀产生，说明没有发生氧化还原反应生成亚铁离子；

④由此得出的实验结论是氧化还原反应不能发生的原因是pH影响了Fe3+和S2-的性质；

III. （3）①实验1中的现象为有臭鸡蛋气味的气体产生且有黄色沉淀产生，发生反应的离子方程式分别为FeS+2H+=H2S↑+Fe2+、FeS+2 Fe3+=S+3Fe2+；

②实验现象相同的原因：实验2中两份溶液的c(H+)相同，都存在平衡Fe2S3(s) Fe3+(aq)+S2-(aq)，H+与S2-结合生成H2S，酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应，两种因素使得c(Fe3+)、c(S2-)降低，平衡正向移动，现象不同的原因是：加入FeCl3溶液比加入盐酸的体系c(Fe3+)更大，酸性条件下c(Fe3+)与S2-发生氧化还原反应速率增大，因此固体溶解更快。