Question

【题目】为探究FeCl3溶液中的离子平衡和离子反应，某小组同学进行了如下实验

（1）配制50mL 1.0mol·L-1 的FeCl3 溶液，测其pH约为0.7，即c(H+)=0.2mol·L-1。

①用化学用语解释FeCl3溶液呈酸性的原因：__________________。

②下列实验方案中，能使FeCl3溶液pH升高的是___________（填字母序号）。

a. 加水稀释 b. 加入FeCl3固体 c. 滴加浓KSCN溶液 d. 加入NaHCO3固体

（2）小组同学利用上述FeCl3溶液探究其与足量锌粉的反应。实验操作及现象如下：

操作	现象
向反应瓶中加入6.5 g锌粉，然后加入50mL 1.0mol·L-1 的FeCl3 溶液，搅拌	溶液温度迅速上升，稍后出现红褐色沉淀，同时出现少量气泡；反应一段时间后静置，上层溶液为浅绿色，反应瓶底部有黑色固体
收集检验反应过程中产生的气体	集气管口靠近火焰，有爆鸣声

已知：Zn的性质与Al相似，能发生反应：Zn＋2NaOH=Na2ZnO2＋H2↑

①结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因：_________________________。 ②用离子方程式解释反应后溶液为浅绿色的原因：______________________________。

③分离出黑色固体，经下列实验证实了其中含有的主要物质。

i. 黑色固体可以被磁铁吸引；

ii. 向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡；

iii. 将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量气泡；

iv. 向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液，无变化。

a. 黑色固体中一定含有的物质是______________。

b. 小组同学认为上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4，理由是________________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ acd Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同时放出热量，都会促进Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，出现红褐色Fe(OH)3 沉淀 2Fe3＋＋Zn=2Fe2＋＋Zn2＋ Fe和Zn iii中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+，可与Fe或者Zn继续反应生成Fe2+，导致在iv中检测不到Fe3+，与没有Fe3O4得到的iv中现象相同

【解析】(1)①FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，故答案为：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+；

②a能使FeCl3溶液pH升高是促进水解逆向进行，Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+。a．加水稀释促进水解平衡正向进行，溶液pH增大，故a正确；b．加入FeCl3固体溶解后平衡正向进行，溶液pH减小，故b错误；c．滴加浓KSCN溶液，结合铁离子生成硫氰酸铁，水解平衡逆向进行，溶液pH增大，故c正确；d．加入NaHCO3固体溶解后碳酸氢根离子结合氢离子促进平衡正向进行，溶液pH增大，故d正确；故答案为：acd；

(2)向反应瓶中加入6.5g锌粉物质的量==0.1mol，然后加入50mL 1.0molL-1的FeCl3溶液，溶液中铁离子物质的量=0.050L×1.0mol/L=0.05mol，2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+，根据反应定量关系可知锌过量，搅拌溶液温度迅速上升，说明发生的反应为放热反应，稍后出现红褐色沉淀为氢氧化铁沉淀，同时出现少量气泡，收集检验反应过程中产生的气体，集气管口靠近火焰，有爆鸣声证明为氢气，说明锌和铁离子水解生成的酸反应生成氢气，促进水解平衡正向进行生成氢氧化铁沉淀；反应一段时间后静置，上层溶液为浅绿色为氯化亚铁溶液，反应瓶底部有黑色固体，可能为过量的锌和氯化亚铁反应生成的金属铁，Zn的性质与Al相似，能发生反应：Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑。

①根据上述分析，出现红褐色沉淀的原因是Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同时放出热量，都会促进Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，出现红褐色Fe(OH)3 沉淀，故答案为：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，Zn消耗H+，同时放出热量，都会促进Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，出现红褐色Fe(OH)3 沉淀；

②反应后溶液为浅绿色的原因是铁离子和锌反应生成亚铁离子和锌离子的溶液，反应的离子方程式为：2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+，故答案为：2Fe3++Zn═2Fe++Zn2+；

③i．黑色固体可以被磁铁吸引说明含铁；ii．向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡，证明含有锌；iii．将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量气泡，证明为金属锌；iv．向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液，无变化说明为铁离子。

a．分析可知黑色固体中一定含有的物质是Fe和Zn，故答案为：Fe和Zn；

b．上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4，理由是iii中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+，导致在iv中检测不到Fe3+，与没有Fe3O4得到的iv中现象相同，故答案为：iii中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3+可与Fe继续反应生成Fe2+，导致在iv中检测不到Fe3+，与没有Fe3O4得到的iv中现象相同。