题目内容
【题目】某小组欲探究反应2Fe2+ + I22Fe3+ + 2I,完成如下实验:
资料:AgI是黄色固体,不溶于稀硝酸。新制的AgI见光会少量分解。
(1)Ⅰ、Ⅱ均未检出Fe3+,检验Ⅱ中有无Fe3+的实验操作及现象是:取少量Ⅱ中溶液,______。
(2)Ⅲ中的黄色浑浊是______。
(3)经检验,Ⅱ→Ⅲ的过程中产生了Fe3+。
①对Fe3+产生的原因做出如下假设:
假设a:空气中存在O2,由于______(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设b:溶液中Ag+具有氧化性,可产生Fe3+;
假设c: ______;
假设d:该条件下,I2溶液可将Fe2+氧化为Fe3+。
②通过实验进一步证实a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,假设d成立。Ⅱ→Ⅲ的过程中I2溶液氧化Fe2+的原因是______。
(4)经检验,Ⅳ中灰黑色浑浊中含有AgI和Ag。
①验证灰黑色浑浊含有Ag的实验操作及现象是:取洗净后的灰黑色固体,______。
② 为探究Ⅲ→Ⅳ出现灰黑色浑浊的原因,完成了实验1和实验2。
实验1:向1 mL 0.1 mol·L1 FeSO4溶液中加入1 mL0.1 mol·L1 AgNO3溶液,开始时,溶液无明显变化。几分钟后,出现大量灰黑色浑浊。反应过程中温度几乎无变化。测定溶液中Ag+浓度随反应时间的变化如下图。
实验2:实验开始时,先向试管中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,重复实验1,实验结果与实验1相同。
ⅰ.实验1中发生反应的离子方程式是______。
ⅱ.Ⅳ中迅速出现灰黑色浑浊的可能的原因是______。
【答案】滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红 AgI 4Fe2+ + O2 + 4H+ == 4Fe3+ + 2H2O 酸性溶液中NO3具有氧化性,可产生Fe3+ Ag+与I生成了AgI沉淀,降低了I的浓度,使平衡2Fe2++ I2 2Fe3++ 2I正向移动,使I2氧化了Fe2+ 加入足量稀硝酸,振荡,固体部分溶解,产生无色气泡,遇空气变红棕色。静置,取上层清液加入稀盐酸,有白色沉淀生成 Fe2+ + Ag+== Fe3+ + Ag AgI分解产生的Ag催化了Fe2+与Ag+的反应
【解析】
(1)根据检验Fe3+的实验方法分析解答;
(2)根据资料黄色固体AgI不溶于稀硝酸,结合图示分析判断;
(3)①Fe2+ 被O2氧化生成Fe3+,据此书写反应的离子方程式;酸性溶液中NO3具有氧化性;②根据试管III中的现象,Ag+与I生成了AgI沉淀,结合2Fe2++ I2 2Fe3++ 2I分析解答;
(4)①检验灰黑色浑浊物AgI中含有Ag,可以利用AgI不溶于稀硝酸,而Ag能够溶于稀硝酸设计实验检验;
②ⅰ.实验1中Fe2+ 和Ag+发生氧化还原反应,据此书写反应的离子方程式;ⅱ.由实验1的图示可知,5-10min,银离子浓度下降很快,说明有催化剂在影响反应;由实验2知,Fe3+ 没有起催化剂作用,结合试管III、Ⅳ中的现象分析解答。
(1)根据检验Fe3+的实验方法可知,滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红,说明溶液中不存在Fe3+,故答案为:滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红;
(2)由资料可知,黄色固体AgI不溶于稀硝酸,结合图示可知,黄色沉淀为AgI,故答案为:AgI;
(3)①Fe2+ 被O2氧化生成Fe3+,反应的离子方程式为4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O,酸性溶液中NO3具有氧化性,也可将Fe2+氧化生成Fe3+,故答案为:4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O;酸性溶液中NO3具有氧化性,可产生Fe3+;
②结合已知信息:2Fe2++ I2 2Fe3++ 2I,和试管III中的现象,Ag+与I生成了AgI沉淀,降低了I的浓度,使平衡2Fe2++ I2
2Fe3++ 2I正向移动,使I2氧化了Fe2+,故答案为:Ag+与I生成了AgI沉淀,降低了I的浓度,使平衡2Fe2++ I2
2Fe3++ 2I正向移动,使I2氧化了Fe2+;
(4)①检验灰黑色浑浊物AgI中含有Ag,可以利用AgI不溶于稀硝酸,而Ag能够溶于稀硝酸,使银转化为银离子,再检验银离子即可,具体操作为:加入足量稀硝酸,振荡,固体部分溶解,产生无色气泡,遇空气变红棕色。静置,取上层清液加入稀盐酸,有白色沉淀生成,说明AgI中含有Ag,故答案为:加入足量稀硝酸,振荡,固体部分溶解,产生无色气泡,遇空气变红棕色。静置,取上层清液加入稀盐酸,有白色沉淀生成;
②ⅰ.实验1中Fe2+ 和Ag+发生氧化还原反应,反应的离子方程式为Fe2+ + Ag+= Fe3+ + Ag;ⅱ.由实验1的图示可知,5-10min,银离子浓度下降很快,说明有催化剂在影响反应;由实验2知,Fe3+ 没有起催化剂作用,结合试管III、Ⅳ中的现象可推知,AgI分解产生的Ag催化了Fe2+与Ag+的反应,从而加快了Fe2+与Ag+的反应速率,使得Ⅳ中迅速出现灰黑色浑浊,故答案为:Fe2+ + Ag+= Fe3+ + Ag;AgI分解产生的Ag催化了Fe2+与Ag+的反应。
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